面试题：网络编程：IO多路复用技术的常见模型及原理

工作原理：
- select 函数监控一组文件描述符（fd_set），包括读、写和异常事件。
- 应用程序将需要监控的文件描述符集合传递给 select 函数。
- select 函数阻塞等待，直到集合中的某个文件描述符有事件发生（可读、可写或异常），或者超时。
- 函数返回后，应用程序需要遍历整个文件描述符集合，以确定哪些文件描述符上发生了事件。
优点：
- 跨平台支持好，几乎所有操作系统都支持。
- 简单易用，对于小规模的应用开发较为方便。
缺点：
- 单个进程能够监控的文件描述符数量有限，通常在1024左右（可通过修改系统参数提高，但仍有上限）。
- 每次调用 select 都需要将文件描述符集合从用户态拷贝到内核态，开销较大。
- 线性扫描文件描述符集合来确定就绪的描述符，时间复杂度为 O(n)，当文件描述符数量较多时效率较低。

工作原理：
- poll 函数和 select 类似，也是用于监控文件描述符的事件。
- 它使用一个 pollfd 结构体数组来表示需要监控的文件描述符集合及其感兴趣的事件。
- poll 函数同样阻塞等待，直到数组中的某个文件描述符有事件发生，或者超时。
- 返回后，应用程序同样需要遍历数组来找出就绪的文件描述符。
优点：
- 没有文件描述符数量的限制（理论上只受限于系统资源）。
- 相比 select，poll 传递参数的方式更灵活，结构体数组的形式比 fd_set 更直观。
缺点：
- 每次调用仍需将数据从用户态拷贝到内核态，开销依然存在。
- 查找就绪文件描述符的方式依然是线性遍历，时间复杂度为 O(n)，在文件描述符较多时性能较差。

工作原理：
- epoll_create：首先通过 epoll_create 创建一个 epoll 实例，内核会为该实例分配一个内核对象，用于管理需要监控的文件描述符。
- epoll_ctl：通过 epoll_ctl 函数向这个 epoll 实例中添加、修改或删除需要监控的文件描述符及其感兴趣的事件。内核会在内核空间中构建一棵红黑树来存储这些文件描述符，这样添加、删除操作的时间复杂度为 O(logn)。
- epoll_wait：调用 epoll_wait 函数阻塞等待事件发生。当有事件发生时，内核会将就绪的文件描述符放入一个就绪链表中。epoll_wait 返回时，直接将这个就绪链表传递给用户态，应用程序只需遍历这个链表就可以获取所有就绪的文件描述符，时间复杂度为 O(1)。
优点：
- 支持大量的文件描述符，能轻松处理数以万计的文件描述符。
- 事件驱动机制，只有发生事件的文件描述符才会被通知，减少了无效的遍历。
- 内核和用户空间数据拷贝开销小，通过共享内存方式传递就绪列表。
缺点：
- 只在 Linux 系统上支持，跨平台性不如 select。
- 接口相对复杂，使用起来需要一定的学习成本。

知识考点