一、SOCKET-IO復用技術
定義：SOCKET - IO復用技術是一種高效處理多個套接字（socket）的手段，能讓單個線程同時監聽多個文件描述符（如套接字）上的I/O事件（像可讀、可寫、異常），進而提高程序的并發處理能力，避免為每個套接字創建一個線程或進程帶來的資源開銷（像一個管家）
是由函數select、poll和?Epoll?支持的
1.select、poll和?Epoll三者的區別：
select：輪回機制，存儲容器數組，固定大小
poll：輪回機制，存儲容器鏈表，動態擴展
epoll：事件驅動機制
2. 數據結構與擴展性
| 機制 | 存儲容器類型 | 最大連接數限制 | 動態擴展能力 |
|---|---|---|---|
| select | 固定大小的位掩碼數組 | 通常為 1024（FD_SETSIZE） | ? 無法擴展 |
| poll | 動態鏈表（struct pollfd） | 無硬性限制（取決于系統資源） | ? 動態添加 |
| epoll | 內核紅黑樹 + 就緒鏈表 | 無硬性限制（僅受內存約束） | ? 自動管理 |
- select：使用固定大小的?
fd_set（位掩碼）存儲文件描述符，需手動管理位操作，擴展性差。 - poll：使用鏈表?
struct pollfd?存儲文件描述符，可動態添加，突破了?select?的限制。 - epoll：使用內核紅黑樹高效管理所有待監控的文件描述符，自動擴容。
3. 工作機制
| 機制 | 事件觸發方式 | 輪詢方式 | 性能特性 |
|---|---|---|---|
| select | 水平觸發（Level Triggered） | 遍歷所有文件描述符 | O (n) 時間復雜度 |
| poll | 水平觸發 | 遍歷所有文件描述符 | O (n) 時間復雜度 |
| epoll | 邊緣觸發（Edge Triggered）或水平觸發 | 僅遍歷就緒鏈表 | O (1) 時間復雜度 |
- 水平觸發（LT）：只要文件描述符就緒（如可讀），就會持續通知。
- 邊緣觸發（ET）：僅在文件描述符狀態變化（如從不可讀到可讀）時通知一次，需立即處理，否則數據可能丟失。
4. 性能對比
| 場景 | select/poll 表現 | epoll 表現 |
|---|---|---|
| 連接數少且活躍 | 效率較高 | 優勢不明顯 |
| 連接數多但不活躍 | 性能急劇下降（輪詢所有連接） | 性能穩定（僅處理就緒連接） |
| 大量并發連接 | 不適用（受 FD_SETSIZE 限制） | 非常高效 |
二、Epoll函數
基于以上三種方法對比，所以我們選用epoll進行使用較為合適
epoll兩種模式的區別：
LT邏輯簡單，但效率低，ET反之
核心數據結構是：1個紅黑樹和1個鏈表
1.創建
int epoll_create(int size);
參數：size表明內核要監聽的描述符數量。調用成功時返回一個epoll句柄描述符，失敗時返回-1
2.注冊要監聽的事件類型
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
- 參數：用于控制 epoll 實例對文件描述符的監聽。
epfd是由epoll_create函數返回的 epoll 實例的文件描述符。op參數指定操作類型，常見的值有EPOLL_CTL_ADD（將文件描述符fd添加到 epoll 實例的監聽列表中）、EPOLL_CTL_MOD（修改文件描述符fd的監聽事件）和EPOLL_CTL_DEL（從 epoll 實例的監聽列表中刪除文件描述符fd）。fd是要進行操作的文件描述符。event是一個指向struct epoll_event結構體的指針，用于指定要監聽的事件類型以及關聯的數據。
- 返回值：成功時返回 0；失敗時返回 -1，并設置
errno以指示錯誤原因。
3.等待事件的就緒
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
- 功能：等待 epoll 實例所監聽的文件描述符上有事件發生。
epfd是 epoll 實例的文件描述符。events是一個struct epoll_event類型的數組，用于存儲發生事件的文件描述符及其相關事件信息。maxevents指定了events數組的大小，即最多能返回的事件數量。timeout指定等待的超時時間，以毫秒為單位。如果設置為 -1，則表示無限期等待，直到有事件發生；如果設置為 0，則表示立即返回，不進行等待。
- 返回值：成功時返回發生事件的文件描述符數量；如果超時則返回 0；失敗時返回 -1，并設置
errno以指示錯誤原因。
#include "epollServer.h"epollServer::epollServer(int port)
{this->server = new TCPServer(port);init_epoll();
}void epollServer::init_epoll()
{// 創建epollepoll_fd = epoll_create(10);if (epoll_fd < 0) {perror("epoll_create error");return;}// 添加epoll關注事件//struct epoll_event epoll_event;epoll_event.data.fd = this->server->getServerfd();epoll_event.events = EPOLLIN;epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, this->server->getServerfd(), &epoll_event);cout << "epoll初始化完成..." << endl;
}void epollServer::start()
{struct epoll_event event_array[10] = { 0 };int event_num = 0;this->thread_pool = new ThreadPool2(5);// 主循環while (1) {cout << "epoll wait..." << endl;event_num = epoll_wait(epoll_fd, event_array, 10, -1);// cout<<event_arrayif (event_num < 0) {perror("epoll_wait error");continue;}for (int i = 0; i < event_num; i++) {if (event_array[i].data.fd == this->server->getServerfd()) {//處理連接請求cout << "有新客戶端連接請求" << endl;int client_fd = accept(this->server->getServerfd(), NULL, NULL);if (client_fd < 0) {continue;}// 將新的客戶端連接添加到epoll關注列表epoll_event.data.fd = client_fd;epoll_event.events = EPOLLIN;epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &epoll_event);}else if (event_array[i].events & EPOLLIN) {//處理請求監聽的事件}}}
}
