在高并发网络编程中，如何高效管理成千上万的连接请求是一个关键挑战。传统的多线程/进程模型虽然直观，但资源消耗大且难以扩展。而**IO多路复用（I/O Multiplexing）**技术，正是为解决这一问题而生。本文将深入探讨其原理、实现方式及实际应用场景，并对比主流实现（如select、poll、epoll），帮助你掌握这一高并发核心技术。
为什么需要IO多路复用？
假设一个服务器需要同时处理1万个客户端连接，若采用传统的“每连接一线程”模型，系统需要频繁创建、销毁线程，并面临以下问题：
- 线程资源浪费：大量线程因等待I/O操作而阻塞，占用内存且导致上下文切换开销。
- 性能瓶颈：操作系统的线程数限制（如Linux默认线程栈大小为8MB，1万线程需80GB内存！）。
IO多路复用的核心思想是：用单线程（或少量线程）监听多个I/O事件，当某个连接就绪（可读/可写）时，再进行处理。这种“事件驱动”模型大幅减少了资源消耗，成为Nginx、Redis等高性能服务的底层基石。
IO多路复用的核心原理
1. 单线程多任务
通过一个线程管理多个I/O流，其工作流程如下：
- 将多个文件描述符（fd，如套接字）注册到监听列表中。
- 调用多路复用接口（如
epoll_wait）阻塞等待，直到至少一个fd就绪。 - 遍历就绪的fd，执行非阻塞的读写操作。
2. 就绪通知机制
与传统轮询（不断检查所有fd状态）不同，IO多路复用依赖内核通知机制：
- 内核负责监控所有注册的fd，当某个fd就绪时，通知应用程序。
- 应用程序只需处理已就绪的fd，避免无效遍历。
主流实现方式对比
1. select：最基础的实现
// 伪代码示例
fd_set read_fds;
FD_ZERO(&read_fds);
FD_SET(fd1, &read_fds); // 添加fd到监听集合
select(max_fd+1, &read_fds, NULL
