如题，就我现在所了解到的知识，同步非阻塞IO在系统调用后使用轮询监听任务是否完成，而多路复用是通过一个线程监听多个IO操作，而select本身也是轮询去监听任务的状态，并且本身select调用也是系统调用。请问多路复用和同步非阻塞的区别除了多路复用每次轮询监听了多个IO任务，还有别的吗?
以下回答参考GPT并且由妙妙大帅整理：多路复用和同步非阻塞IO都是为了提高IO的效率和性能。虽然它们都使用轮询技术来监听IO的状态，但它们之间还是有一些区别的：
监听方式不同
同步非阻塞IO是通过在系统调用后轮询等待IO操作完成，而多路复用是通过一个线程监听多个IO操作的状态，这个线程通常是使用系统调用（如select、poll、epoll等）来完成的。
轮询对象不同
同步非阻塞IO只能监听单个IO操作的状态，而多路复用可以同时监听多个IO操作的状态，这使得多路复用能够更有效地利用CPU资源，提高系统的IO性能。
事件通知方式不同
同步非阻塞IO需要不断地轮询来检查IO操作是否完成，这种方式会消耗大量的CPU资源，同时还会延迟IO操作的完成时间。而多路复用使用系统调用来监听IO操作的状态，一旦IO操作完成，系统就会通知程序，这样可以避免不必要的CPU轮询，提高系统的效率。
对于大规模IO操作的支持不同
当需要处理大量的IO操作时，同步非阻塞IO的效率会显著下降，因为每个IO操作都需要单独轮询等待。而多路复用可以同时监听多个IO操作，这使得它能够更好地处理大规模IO操作。
总之，同步非阻塞IO和多路复用都是IO操作的优化方式，它们的实现方式和使用场景有所不同。在实际的开发中，需要根据具体的应用场景和需求选择合适的IO操作方式。
1.select_server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#define IPADDR "127.0.0.1"
#define PORT 8787
#define MAXLINE 1024
#define LISTENQ 5
#define SIZE 10
typedef struct server_context_st
{
int cli_cnt; /*客户端个数*/
int clifds[SIZE]; /*客户端的个数*/
fd_set allfds; /*句柄集合*/
int maxfd; /*句柄最大值*/
} server_context_st;
static server_context_st *s_srv_ctx = NULL;
/*===========================================================================
* ==========================================================================*/
static int create_server_proc(const char* ip,int port)
{
int fd;
struct sockaddr_in servaddr;
fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0);
if (fd == -1) {
fprintf(stderr, "create socket fail,erron:%d,reason:%s\n",
errno, strerror(errno));
return -1;
}
/*一个端口释放后会等待两分钟之后才能再被使用，SO_REUSEADDR是让端口释放后立即就可以被再次使用。*/
int reuse = 1;
if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1) {
return -1;
}
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET,ip,&servaddr.sin_addr);
servaddr.sin_port = htons(port);
if (bind(fd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1) {
perror("bind error: ");
return -1;
}
listen(fd,LISTENQ);
return fd;
}
static int accept_client_proc(int srvfd)
{
struct sockaddr_in cliaddr;
socklen_t cliaddrlen;
cliaddrlen = sizeof(cliaddr);
int clifd = -1;
printf("accpet clint proc is called.\n");
ACCEPT:
clifd = accept(srvfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddrlen);
if (clifd == -1) {
if (errno == EINTR) {
goto ACCEPT;
} else {
fprintf(stderr, "accept fail,error:%s\n", strerror(errno));
return -1;
}
}
fprintf(stdout, "accept a new client: %s:%d\n",
inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port);
//将新的连接描述符添加到数组中
int i = 0;
for (i = 0; i < SIZE; i++) {
if (s_srv_ctx->clifds[i] < 0) {
s_srv_ctx->clifds[i] = clifd;
s_srv_ctx->cli_cnt++;
break;
}
}
if (i == SIZE) {
fprintf(stderr,"too many clients.\n");
return -1;
}
}
static int handle_client_msg(int fd, char *buf)
{
assert(buf);
printf("recv buf is :%s\n", buf);
write(fd, buf, strlen(buf) +1);
return 0;
}
static void recv_client_msg(fd_set *readfds)
{
int i = 0, n = 0;
int clifd;
char buf[MAXLINE] = {0};
for (i = 0;i <= s_srv_ctx->cli_cnt;i++) {
clifd = s_srv_ctx->clifds[i];
if (clifd < 0) {
continue;
}
/*判断客户端套接字是否有数据*/
if (FD_ISSET(clifd, readfds)) {
//接收客户端发送的信息
n = read(clifd, buf, MAXLINE);
if (n <= 0) {
/*n==0表示读取完成，客户都关闭套接字*/
FD_CLR(clifd, &s_srv_ctx->allfds);
close(clifd);
s_srv_ctx->clifds[i] = -1;
continue;
}
handle_client_msg(clifd, buf);
}
}
}
static void handle_client_proc(int srvfd)
{
int clifd = -1;
int retval = 0;
fd_set *readfds = &s_srv_ctx->allfds;
struct timeval tv;
int i = 0;
while (1) {
/*每次调用select前都要重新设置文件描述符和时间，因为事件发生后，文件描述符和时间都被内核修改啦*/
FD_ZERO(readfds);
/*添加监听套接字*/
FD_SET(srvfd, readfds);
s_srv_ctx->maxfd = srvfd;
tv.tv_sec = 30;
tv.tv_usec = 0;
/*添加客户端套接字*/
for (i = 0; i < s_srv_ctx->cli_cnt; i++) {
clifd = s_srv_ctx->clifds[i];
/*去除无效的客户端句柄*/
if (clifd != -1) {
FD_SET(clifd, readfds);
}
s_srv_ctx->maxfd = (clifd > s_srv_ctx->maxfd ? clifd : s_srv_ctx->maxfd);
}
/*开始轮询接收处理服务端和客户端套接字*/
retval = select(s_srv_ctx->maxfd + 1, readfds, NULL, NULL, &tv);
if (retval == -1) {
fprintf(stderr, "select error:%s.\n", strerror(errno));
return;
}
if (retval == 0) {
fprintf(stdout, "select is timeout.\n");
continue;
}
if (FD_ISSET(srvfd, readfds)) {
/*监听客户端请求*/
accept_client_proc(srvfd);
} else {
/*接受处理客户端消息*/
recv_client_msg(readfds);
}
}
}
static void server_uninit()
{
if (s_srv_ctx) {
free(s_srv_ctx);
s_srv_ctx = NULL;
}
}
static int server_init()
{
s_srv_ctx = (server_context_st *)malloc(sizeof(server_context_st));
if (s_srv_ctx == NULL) {
return -1;
}
memset(s_srv_ctx, 0, sizeof(server_context_st));
int i = 0;
for (;i < SIZE; i++) {
s_srv_ctx->clifds[i] = -1;
}
return 0;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int srvfd;
/*初始化服务端context*/
if (server_init() < 0) {
return -1;
}
/*创建服务,开始监听客户端请求*/
srvfd = create_server_proc(IPADDR, PORT);
if (srvfd < 0) {
fprintf(stderr, "socket create or bind fail.\n");
goto err;
}
/*开始接收并处理客户端请求*/
handle_client_proc(srvfd);
server_uninit();
return 0;
err:
server_uninit();
return -1;
}
2.select_client
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/select.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#define MAXLINE 1024
#define IPADDRESS "127.0.0.1"
#define SERV_PORT 8787
#define max(a,b) (a > b) ? a : b
static void handle_recv_msg(int sockfd, char *buf)
{
printf("client recv msg is:%s\n", buf);
sleep(5);
write(sockfd, buf, strlen(buf) +1);
}
static void handle_connection(int sockfd)
{
char sendline[MAXLINE],recvline[MAXLINE];
int maxfdp,stdineof;
fd_set readfds;
int n;
struct timeval tv;
int retval = 0;
while (1) {
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(sockfd,&readfds);
maxfdp = sockfd;
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
retval = select(maxfdp+1,&readfds,NULL,NULL,&tv);
if (retval == -1) {
return ;
}
if (retval == 0) {
printf("client timeout.\n");
continue;
}
if (FD_ISSET(sockfd, &readfds)) {
n = read(sockfd,recvline,MAXLINE);
if (n <= 0) {
fprintf(stderr,"client: server is closed.\n");
close(sockfd);
FD_CLR(sockfd,&readfds);
return;
}
handle_recv_msg(sockfd, recvline);
}
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr;
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
inet_pton(AF_INET,IPADDRESS,&servaddr.sin_addr);
int retval = 0;
retval = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));
if (retval < 0) {
fprintf(stderr, "connect fail,error:%s\n", strerror(errno));
return -1;
}
printf("client send to server .\n");
write(sockfd, "hello server", 32);
handle_connection(sockfd);
return 0;
}
同步非阻塞IO和多路复用的区别： 1. 同步非阻塞IO使用非阻塞的系统调用和轮询方式，而多路复用使用一个线程来监听多个IO操作。 2. 在同步非阻塞IO中，需要轮询监听任务是否完成，而多路复用则可以同时监听多个IO任务。 3. 多路复用使用select调用是一次性的，而同步非阻塞IO需要多次进行非阻塞系统调用。 4. 同步非阻塞IO的效率比多路复用低。 5. 如果操作系统中不存在类似于select的系统调用，要实现多路复用的话会比较困难，可能需要设置报警时钟并进行多次系统调用。
针对多路复用的具体解决方案可以使用epoll或者kqueue等方式，通过调用epoll_wait或者kqueue等函数来进行监听。具体实现需要编写一些代码，这里给出一个使用epoll的简单示例：
import select
import socket
# 创建一个socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
server_socket.bind(('localhost', 8080))
server_socket.listen(5)
# 创建一个epoll对象
epoll = select.epoll()
# 注册服务器socket到epoll
epoll.register(server_socket.fileno(), select.EPOLLIN)
# 处理事件
while True:
events = epoll.poll()
for fileno, event in events:
# 如果是服务器socket有连接请求，则进行处理
if fileno == server_socket.fileno():
connection, address = server_socket.accept()
epoll.register(connection.fileno(), select.EPOLLIN)
# 如果是已经连接的socket有可读事件，则进行处理
elif event & select.EPOLLIN:
data = connection.recv(1024)
if data:
# 处理数据
else:
epoll.unregister(fileno)
connection.close()
需要注意的是，在使用epoll等方式时需要注意文件描述符的使用，以免发生文件描述符泄露等问题。