1. Linux下的五种I/O模型
1)阻塞I/O（blocking I/O）
2)非阻塞I/O（nonblocking I/O）
3) I/O复用(select 和poll)（I/O multiplexing）
4)信号驱动I/O（signal driven I/O (SIGIO)）
5)异步I/O（asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）
（前四种都是同步，只有最后一种才是异步IO。）
五种I/O模型的比较：
2.多路复用--select
系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件句柄有一个或多个发生了状态改变。关于文件句柄，其实就是一个整数，我们最熟悉的句柄是0、1、2三个，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误输出。0、1、2是整数表示的，对应的FILE *结构的表示就是stdin、stdout、stderr。
select函数
intselect(intmaxfd,fd_set*rdset,fd_set*wrset,\fd_set*exset,structtimeval*timeout);
参数说明：
参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1；rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合，可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0。
下面的宏提供了处理这三种描述词组的方式:
FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；用来清除描述词组set中相关fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；用来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真
FD_SET（int fd,fd_set*set）；用来设置描述词组set中相关fd的位
FD_ZERO（fd_set *set）；用来清除描述词组set的全部位
参数timeout为结构timeval，用来设置select()的等待时间，其结构定义如下：
structtimeval{time_ttv_sec;//secondtime_ttv_usec;//minisecond};
如果参数timeout设为：
NULL，则表示select（）没有timeout，select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件。
0：仅检测描述符集合的状态，然后立即返回，并不等待外部事件的发生。
特定的时间值：如果在指定的时间段里没有事件发生，select将超时返回。
函数返回值：
执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数，如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，没有返回；当有错误发生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和timeout的值变成不可预测。
理解select模型：
理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便，取fd_set长度为1字节，fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
（1）执行fd_set set; FD_ZERO(&set);则set用位表示是0000,0000。
（2）若fd＝5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)
（3）若再加入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011
（4）执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
（5）若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意：没有事件发生的fd=5被清空。
基于上面的讨论，可以轻松得出select模型的特点：
可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。
将fd加入select监控集的同时，还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd，一是用于再select 返回后，array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空，则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最大值maxfd，用于select的第一个 参数。
可见select模型必须在select前循环array（加fd，取maxfd），select返回后循环array（FD_ISSET判断是否有时间发生）。
select缺点：
（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大
（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大
（3）select支持的文件描述符数量太小，默认是1024
3.多路复用--poll
poll与select非常相似，不同之处在于，select使用三个位图来表示三种不同的事件，而poll使用一个 pollfd的指针实现。
poll函数
#include<poll.h>intpoll(structpollfd*fds,unsignedintnfds,inttimeout);
参数说明:
fds：是一个struct pollfd结构类型的数组，其结构如下：
structpollfd{intfd;/*filedescriptor*/shortevents;/*requestedeventstowatch*/shortrevents;/*returnedeventswitnessed*/};
该结构用于存放需要检测其状态的Socket描述符；每当调用这个函数之后，系统不会清空这个数组，操作起来比较方便；特别是对于 socket连接比较多的情况下，在一定程度上可以提高处理的效率；这一点与select()函数不同，调用select()函数之后，select() 函数会清空它所检测的socket描述符集合，导致每次调用select()之前都必须把socket描述符重新加入到待检测的集合中；因 此，select()函数适合于只检测一个socket描述符的情况，而poll()函数适合于大量socket描述符的情况；
nfds：nfds_t类型的参数，用于标记数组fds中的结构体元素的总数量；
timeout：是poll函数调用阻塞的时间，单位：毫秒；如果timeout>0那么poll()函数会阻塞timeout所指定的毫秒时间长度之后返回。如果timeout==0，那么 poll() 函数立即返回而不阻塞，如果timeout==INFTIM，那么poll() 函数会一直阻塞下去，直到所检测的socket描述符上的感兴趣的事件发 生是才返回，如果感兴趣的事件永远不发生，那么poll()就会永远阻塞下去；
返回值:
>0：数组fds中准备好读、写或出错状态的那些socket描述符的总数量；
==0：数组fds中没有任何socket描述符准备好读、写，或出错；此时poll超时，超时时间是timeout毫秒；换句话说，如果所检测的 socket描述符上没有任何事件发生的话，
-1： poll函数调用失败，同时会自动设置全局变量errno；
poll() 函数的功能和返回值的含义与 select() 函数的功能和返回值的含义是完全一样的，两者之间的差别就是内部实现方式不一样。
4.select实例之网络服务器（poll实现类似）
服务器端
#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<sys/select.h>#include<string.h>#define_MAX_LISTEN_5#define_MAX_SIZE_10#define_BUF_SIZE_1024intfd_arr[_MAX_SIZE_];intmax_fd=-1;staticvoidinit_fd_arr(){inti=0;for(;i<_MAX_SIZE_;++i){fd_arr[i]=-1;}}staticintadd_fd_arr(intfd){inti=0;for(;i<_MAX_SIZE_;++i){if(fd_arr[i]==-1){fd_arr[i]=fd;return0;}}return1;}staticvoidremove_fd_arr(intfd){inti=0;for(;i<_MAX_SIZE_;++i){if(fd_arr[i]==fd){fd_arr[i]=-1;break;}}}staticvoidreload_fd_arr(fd_set*pset){inti=0;max_fd=-1;for(;i<_MAX_SIZE_;++i){if(fd_arr[i]!=-1){FD_SET(fd_arr[i],pset);if(fd_arr[i]>max_fd)max_fd=fd_arr[i];}}}staticprintf_msg(inti,constchar*msg){printf("client%d#%s\n",fd_arr[i],msg);}voidUsage(constchar*proc){printf("%susage:[ip][port]\n",proc);}intstartup(constchar*_ip,constchar*_port){intsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock<0){perror("socket");exit(1);}intopt=1;if(setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt))<0){perror("setsockopt");exit(2);}structsockaddr_inlocal;local.sin_family=AF_INET;local.sin_port=htons(atoi(_port));local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_ip);if(bind(sock,(structsockaddr*)&local,sizeof(local))<0){perror("bind");exit(3);}if(listen(sock,_MAX_LISTEN_)<0){perror("listen");exit(4);}returnsock;}intmain(intargc,char*argv[]){if(argc!=3){Usage(argv[0]);return1;}intlisten_sock=startup(argv[1],argv[2]);init_fd_arr();add_fd_arr(listen_sock);fd_setrfds;FD_ZERO(&rfds);structtimevaltv={5,0};while(1){reload_fd_arr(&rfds);intfds=select(max_fd+1,&rfds,NULL,NULL,NULL);switch(fds){case-1:perror("select");exit(5);break;case0:printf("timeout\n");break;default:{intindex=0;for(;index<_MAX_SIZE_;++index){if(fd_arr[index]==listen_sock&&FD_ISSET(fd_arr[index],&rfds))//newaccept{structsockaddr_inpeer;socklen_tlen=sizeof(peer);intnew_fd=accept(listen_sock,(structsockaddr*)&peer,&len);if(new_fd<0){perror("accept");exit(6);}printf("getanewclient%d->ip:%sport:%d\n",new_fd,inet_ntoa(peer.sin_addr),ntohs(peer.sin_port));if(1==add_fd_arr(new_fd)){perror("fd_arrisfull\n");close(new_fd);exit(7);}continue;}if(fd_arr[index]!=-1&&FD_ISSET(fd_arr[index],&rfds))//newreadfd{charbuf[_BUF_SIZE_];memset(buf,'\0',sizeof(buf));ssize_t_s=read(fd_arr[index],buf,sizeof(buf)-1);if(_s>0){buf[_s]='\0';printf_msg(index,buf);}elseif(_s==0)//clientclosed{printf("client%disclosed...\n",fd_arr[index]);FD_CLR(fd_arr[index],&rfds);close(fd_arr[index]);//mustbeforeremove!!!remove_fd_arr(fd_arr[index]);}else{}}}}break;}}return0;}
客户端
#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<unistd.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>voidUsage(constchar*proc){printf("usage:%s[ip][port]\n",proc);}intmain(intargc,char*argv[]){if(argc!=3){Usage(argv[0]);exit(1);}intconn_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);structsockaddr_inconn;conn.sin_family=AF_INET;conn.sin_port=htons(atoi(argv[2]));conn.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);if(connect(conn_sock,(conststructsockaddr*)&conn,sizeof(conn))<0){perror("connect");exit(2);}charbuf[1024];memset(buf,'\0',sizeof(buf));while(1){printf("pleaseenter#");fflush(stdout);ssize_t_s=read(0,buf,sizeof(buf)-1);if(_s>0){buf[_s-1]='\0';write(conn_sock,buf,strlen(buf));}}return0;}
程序演示
使用Telnet测试
使用客户端测试
使用浏览器测试
