# 前言
> **🍊作者简介：** 不肯过江东丶，一个来自二线城市的程序员，致力于用“猥琐”办法解决繁琐问题，让复杂的问题变得通俗易懂。
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Redis 是一款高性能的键值存储系统，被广泛应用于缓存、消息队列和数据持久化等场景，我们选择使用 Redis 的最主要的原因也是因为它非常快。我们之前讲解过 Redis 为什么这么快，在这里就不再过多赘述了，那么今天咱们继续深挖一下，一起深入浅出了聊一聊 Redis 底层中的 epoll I/O 多路复用模型。

# select 和 poll
在讨论 Redis epoll 模型之前，我们先了解一下传统的 I/O 多路复用技术 select 和 poll。传统的 I/O 多路复用技术主要包括 select 和 poll，它们是在网络编程中常用的事件驱动模型。这两种技术都可以用于同时监听多个文件描述符的可读、可写和异常等事件，并在有事件发生时进行处理。
## select 
select 是一种基于轮询的 I/O 多路复用技术。通过调用 select 函数，将需要监听的文件描述符以位图的形式传递给内核，内核会不断地轮询这些文件描述符，当有事件发生时，select函数返回，并将就绪的文件描述符集合返回给用户程序。

🍊 **优点：** 
 - select 具有较好的兼容性，几乎可以在所有平台上使用。
 - 可以同时监听大量的文件描述符。

🍊 **缺点：** 
 - select采用线性扫描的方式遍历文件描述符集合，当文件描述符数量较大时，效率较低。
 - select每次调用都需要将文件描述符集合从用户空间拷贝到内核空间，存在性能损耗。
 - select对文件描述符的数量有限制，通常最大为1024。

## poll
poll 是一种基于事件驱动的 I/O 多路复用技术。与 select 类似，通过调用 poll 函数，将需要监听的文件描述符以数组的形式传递给内核，内核会在有事件发生时，将就绪的文件描述符和事件类型填充到数组中，并返回给用户程序。

🥝 **优点：** 
 - poll 解决了 select 对文件描述符数量的限制，可以监听更多的文件描述符。
 - poll 只需要将文件描述符集合拷贝一次到内核空间，减少了性能损耗。

🥝 **缺点：** 
 - poll 仍然采用线性扫描的方式遍历文件描述符集合，效率与select相比并没有明显提升。
 - 对于大量的文件描述符，poll的性能也会下降。

这两种技术在处理少量并发连接时具有较好的性能，但当面临大量并发连接时，它们的性能和稳定性不佳。主要原因如下 👇

 1. 时间轮询：select 和 poll 采用轮询的方式检查每个文件描述符的状态，无论是否发生事件，都需要遍历所有文件描述符，导致效率低下。
 2. 进程间上下文切换：在高并发场景下，select 和 poll 需要频繁地在内核态和用户态之间切换，增加了系统开销。
 3. 事件处理方式：select 和 poll 采用边缘触发（Edge-Triggered）方式，只有在文件描述符状态发生变化时才会触发事件，而在大量并发连接的情况下，这种触发方式会导致大量不必要的上下文切换。

后来，为了解决 Linux 内核中 select 和 poll 的性能瓶，提出的一种新的 I/O 多路复用技术—— **epoll** 
# epoll 
Redis epoll 模型是 Redis 2.6 版本引入的一种新的 I/O 模型。它利用 Linux 的 epoll 系统调用，实现了高效的 I/O 事件处理。相比于传统的 select/poll 模型，epoll 模型在处理大量并发连接和数据读写时，具有更好的性能。它通过监听文件描述符的变化来感知 I/O 事件的发生，从而避免了传统 select/poll 模型的轮询开销。当一个文件描述符发生变化时，epoll 会立即通知应用程序，使其能够快速响应并处理相应的 I/O 事件。

在 Redis 中，epoll 模型的工作流程如下 👇

 1. 初始化 Redis 服务：在启动 Redis 服务时，会同时初始化 epoll 事件循环。
 2. 监听客户端连接：Redis 服务器会监听客户端的连接请求，并将每个新连接分配一个文件描述符。
 3. 注册文件描述符到 epoll：将客户端连接的文件描述符注册到 epoll 事件循环中，以便在文件描述符发生变化时接收通知。
 4. 处理 I/O 事件：当有新的客户端连接建立或数据读写事件发生时，epoll 会通知 Redis 服务相应的文件描述符。Redis 服务根据文件描述符找到对应的客户端连接，并处理相应的 I/O 事件。
 5. 响应客户端请求：处理完 I/O 事件后，Redis 服务会将相应的数据返回给客户端。

> epoll 通过内核提供的三个方法调用来实现I/O多路复用：**epoll_create**、**epoll_ctl**和**epoll_wait**。 🌴 **epoll_create**：创建一个epoll实例，返回一个文件描述符，用于后续的操作。 🌴 **epoll_ctl**：向epoll实例中添加、修改或删除需要监听的文件描述符。 🌴 **epoll_wait**：等待事件发生，当有事件发生时，将就绪的文件描述符和事件类型返回给用户程序。 📑 由于篇幅有限，这里就只对这三个方法做一个简单的介绍，后续我们再深入研究源码~

最后我们再对 Redis epoll 模型提供的高级特性和优化策略做一个简单的介绍 👇

📌 epoll 的高级特性：

 - 边缘触发（Edge Triggered）：epoll可以以边缘触发的方式工作，即只在状态变化时通知用户程序，而不是简单地通知文件描述符是否可读或可写。这样可以避免重复通知和漏掉事件，提高了效率。
 - 水平触发（Level Triggered）：epoll也支持水平触发的方式，即只要文件描述符处于可读或可写状态，就会不断地通知用户程序。这种方式适用于需要持续监控文件描述符状态变化的场景。
 - 多线程支持：epoll可以在多个线程中使用，每个线程都可以独立地调用epoll_wait函数等待事件发生。这样可以充分利用多核CPU的性能。

📌 epoll 的优化策略：

 - 使用边缘触发模式：边缘触发模式可以避免重复通知和漏掉事件，提高了效率。
设置非阻塞模式：将文件描述符设置为非阻塞模式，可以避免阻塞导致的性能下降。
- 使用EPOLLONESHOT事件：当一个文件描述符上有事件发生时，可以将其从epoll实例中删除，并重新添加到监听队列中，以避免其他线程处理同一个事件。
- 使用ET模式配合非阻塞IO：在边缘触发模式下，配合非阻塞IO操作，可以最大程度地提高性能。

# 小结
本人经验有限，有些地方可能讲的没有特别到位，如果您在阅读的时候想到了什么问题，欢迎在评论区留言，我们后续再一一探讨🙇‍

> 希望各位小伙伴动动自己可爱的小手，来一波点赞+关注 (✿◡‿◡) 让更多小伙伴看到这篇文章~ 蟹蟹呦(●'◡'●)

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🍊作者简介： 不肯过江东丶，一个来自二线城市的程序员，致力于用“猥琐”办法解决繁琐问题，让复杂的问题变得通俗易懂。 🍊支持作者： 点赞👍、关注💖、留言💌~

大聪明教你学Java | 深入浅出聊 Redis epoll 模型

Redis 是一款高性能的键值存储系统，被广泛应用于缓存、消息队列和数据持久化等场景，我们选择使用 Redis 的最主要的原因也是因为它非常快。我们之前讲解过 Redis 为什么这么快，在这里就不再过多赘述了，那么今天咱们继续深挖一下，一起深入浅出了聊一聊 Redis 底层中的 epoll I/O 多路复用模型。

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Redis采用epoll I/O多路复用模型提升性能，相比select/poll具有更高效率。epoll通过事件驱动机制避免轮询开销，支持边缘/水平触发模式，优化大量并发连接处理。文章详解epoll原理、工作流程及优化策略，助你深入理解Redis高性能关键。

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