select、poll、epoll与kqueue简介
select | select本质上是通过设置或者检查存放fd标志位的数据结构来进行下一步处理。这样所带来的缺点是： - 单个进程可监视的fd数量被限制
- 需要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大
- 对socket进行扫描时是线性扫描
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poll | - poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，如果设备就绪则在设备等待队列中加入一项并继续遍历，如果遍历完所有fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它又要再次遍历fd。这个过程经历了多次无谓的遍历。
- 它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的，但是同样有一个缺点：大量的fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，而不管这样的复制是不是有意义。
- poll还有一个特点是“水平触发”：如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd。
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epoll | - epoll支持水平触发和边缘触发，最大的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就需态，并且只会通知一次。
- 在前面说到的复制问题上，epoll使用mmap减少复制开销。
- 还有一个特点是，epoll使用“事件”的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知。
- epoll 使用红黑树 (RB-tree) 数据结构来跟踪当前正在监视的所有文件描述符。
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kqueue
| - kqueue和epoll一样，都是用来替换select和poll的。不同的是kqueue被用在FreeBSD,NetBSD, OpenBSD, DragonFly BSD, 和 macOS中。
- kqueue 不仅能够处理文件描述符事件，还可以用于各种其他通知，例如文件修改监视、信号、异步 I/O 事件 (AIO)、子进程状态更改监视和支持纳秒级分辨率的计时器，此外kqueue提供了一种方式除了内核提供的事件之外，还可以使用用户定义的事件。
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注：
- 水平触发（level-triggered）：只要满足条件，就触发一个事件(只要有数据没有被获取，内核就不断通知你)。
- 边缘触发（edge-triggered）：每当状态变化时，触发一个事件。
select、poll、epoll与kqueue区别
| select | poll | epoll | kqueue |
支持最大连接数 | 1024（x86） or 2048（x64） | 无上限 | 无上限 | 无上限 |
IO效率 | 每次调用进行线性遍历，时间复杂度为O(N) | 每次调用进行线性遍历，时间复杂度为O(N) | 使用“事件”通知方式，每当fd就绪，系统注册的回调函数就会被调用，将就绪fd放到rdllist里面，这样epoll_wait返回的时候我们就拿到了就绪的fd。时间发复杂度O(1)。 | 同epoll |
fd拷贝 | 每次select都拷贝 | 每次poll都拷贝 | 调用epoll_ctl时拷贝进内核并由内核保存，之后每次epoll_wait不拷贝 | 同epoll |
总结
当同时需要保持很多的长连接，而且连接的开关很频繁时，就能够发挥epoll最大的优势了。这里与服务器模型其实已经有些交集了。
同时需要保持很多的长连接，而且连接的开关很频繁，最高效的模型是非阻塞、异步IO模型。而且不要用select/poll，这两个API的有着O(N)的时间复杂度。在Linux用epoll，BSD用kqueue，Windows用IOCP，或者用libevent封装的统一接口（对于不同平台libevent实现时采用各个平台特有的API），这些平台特有的API时间复杂度为O(1)。 然而在非阻塞，异步I/O模型下的编程是非常痛苦的。由于I/O操作不再阻塞，报文的解析需要小心翼翼，并且需要亲自管理维护每个链接的状态。并且为了充分利用CPU，还应结合线程池，避免在轮询线程中处理业务逻辑。
但这种模型的效率是极高的。以知名的http服务器nginx为例，可以轻松应付上千万的空连接+少量活动链接，每个连接连接仅需要几K的内核缓冲区，想要应付更多的空连接，只需简单的增加内存（数据来源为淘宝一位工程师的一次技术讲座，并未实测）。这使得DDoS攻击者的成本大大增加，这种模型攻击者只能将服务器的带宽全部占用，才能达到目的，而两方的投入是不成比例的。
注：
- 长连接：连接后始终不断开，然后进行报文发送和接受。
- 短链接：每一次通讯都建立连接，通讯完成即断开连接，下次通讯再建立连接。
参考资料
