6. I/O 多路复用是什么

核心解答

I/O 多路复用（I/O Multiplexing） 是一种允许单个线程/进程同时监控多个 I/O 流（如网络套接字）状态的机制。它的核心价值在于：用最少的资源（线程）处理最多的连接。

在没有多路复用之前，处理 1000 个连接通常需要创建 1000 个线程（阻塞式 I/O）或让一个线程不断循环检查 1000 个连接（非阻塞轮询），前者浪费内存和切换开销，后者浪费 CPU。多路复用让内核来代劳这种“监控”工作，当有连接真正“就绪”时才通知应用程序。

技术演进

• 阻塞 I/O：一连接一线程，并发上限受限于内存。
• 非阻塞轮询：不停地问“好了吗？”，空转消耗 CPU。
• 多路复用：把 FD 扔给内核，内核说“好了我叫你”，高效且省资源。

深度解析与面试技巧

三种实现机制的对比

特性	select	poll	epoll
底层数据结构	位图 (fd_set)	结构体数组	红黑树 + 就绪链表
最大连接数	有限制 (默认 1024)	无硬性限制	无硬性限制
效率 (时间复杂度)	O(n) 线性扫描	O(n) 线性扫描	O(1) 事件驱动
数据拷贝	每次调用都要拷贝	每次调用都要拷贝	仅注册时拷贝一次

为什么 epoll 是高性能的代名词？

epoll 解决了 select/poll 的两个致命痛点：

1. 不再全量扫描：内核维护一个红黑树记录监控对象，通过回调机制只处理“就绪”的 FD，工作量与总连接数无关。
2. 减少用户/内核态拷贝：利用内存映射或内核维护的持久化数据结构，避免了每次系统调用都传输大量 FD 列表。

面试官可能的追问方向

• Redis 为什么快？（核心答案之一就是使用了 I/O 多路复用）。
• 水平触发 (LT) 和 边缘触发 (ET) 的区别？（通常在问完 epoll 后必问）。
• 既然 epoll 这么好，为什么 select 还没被淘汰？（跨平台兼容性好，且在 FD 数量极少时，select 的开销可能更小）。