Epoll的高效之处
1、用户态如何将文件句柄传递到内核态；
2、内核态如何判断
I/O流可读可写；3、内核态如何通知监控者有
I/O流可读写；4、监控者如何找到可读写
I/O流并传递给用户态应用程序；5、监控者如何循环地完成监控和传递工作。
1）select的做法
Step 1：select创建3个文件描述符集，并将这些文件描述符拷贝到内核中，这里限制了文件句柄的最大数量为1024（第1次拷贝，全部传入）；
Step 2：内核针对读缓冲区和写缓冲区来判断文件句柄是否可读写，该动作和select无关；
Step 3：内核在检测到文件句柄可读写时产生中断通知监控者select，select被内核触发之后就返回可读写文件句柄的总数；
Step 4：select会将之前传递给内核的文件句柄再次从内核传到用户态（第2次拷贝），select返回给用户态的只是可读写的文件句柄总数，再使用FD_ISSET宏函数来检测哪些文件I/O可读写（遍历）；
Step 5：select对于事件的监控是建立在内核的修改之上的，也就是说经过一次监控之后，内核会修改文件句柄位，因此再次监控时需要再次从用户态向内核态进行拷贝（第N次拷贝）。
2）Epoll的做法
Step 1：首先执行epoll_create创建内核中专属epoll的高速cache，并在该缓冲区建立红黑树及就绪链表，用户态传入的文件句柄将被放在红黑树中（第1次拷贝）；
Step 2：内核针对读缓冲区和写缓冲区来判断文件句柄是否可读写，该动作和epoll无关；
Step 3：epoll_ctl执行add动作时除了将文件句柄放到红黑树上之外，还向内核注册该文件句柄的回调函数，内核在检测到某句柄可读写时则调用该回调函数，回调函数将文件句柄放到就绪链表；
Step 4：epoll_wait只监控就绪链表即可，如果就绪链表有文件句柄，则标识该文件句柄可读写，并返回到用户态（少量拷贝）；
Step 5：由于内核不修改文件句柄位，因此在第一次传入时就可以重复监控，直到使用epoll_ctl删除，否则不需要重新传入，因此无多次拷贝。
总结：简单说epoll是继承了select/poll的I/O复用思想，并在二者的基础上从监控I/O流、查找I/O事件等角度来提高效率，具体地说就是使用内核句柄列表、红黑树、就绪链表来提高效率。
二、Epoll详解
三个epoll相关的系统调用（Linux / C语言）：
1、
int epoll_create(int size);2、
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);3、
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *event, int maxevents, int timeout);
调用方式：
1、
epoll_create建立一个epoll对象，参数size是内核保证能处理的最大句柄数，多于这个最大数时内核可不保证效果；2、
epoll_ctl可以操作上面建立的epoll对象，例如将刚建立的socket加到epoll中让其监控，或者把epoll正在监控的某个socket句柄移出epoll，不再监控它（也就是将I/O流放到内核）等等；3、
epoll_wait被调用，在给定的timeout时间内，当被监控的句柄中有事件发生时，就返回用户态的进程（也就是在内核层面捕获可读写的I/O事件）。
从上面的调用方式就可以看出epoll比select/poll的优越处：
后者每次调用都要传递你所要监控的所有socket给select/poll系统调用，这意味着需要将用户态的socket列表拷贝到内核态，如果以万计的句柄会导致每次都要拷贝几百KB的内存到内核，非常低效。使用epoll_wait同样能确保select/poll功能实现，但不用传递socket句柄给内核，因为内核已经在epoll_ctl中拿到了要监控的句柄列表。
总结：select监控的句柄列表在用户态，每次调用都需要从用户态将句柄拷贝到内核态，但是epoll中句柄就是建立在内核中，这减少了内核和用户态的拷贝，高效的原因之一。
所以，实际上在调用epoll_create之后，内核就已经开始准备帮你存储要监控的句柄了，每次调用epoll_ctl只是在往内核的数据结构里塞入新的socket句柄。在内核里，一切皆文件。所以epoll向内核注册了一个文件系统，用于存储上述被监控的socket，当你调用epoll_create时，就会在这个虚拟的epoll文件系统里创建一个file节点，当然这个file不是普通文件，它只服务于epoll。
epoll在被内核初始化时（操作系统启动），会开辟出epoll自己的内核高速cache区，用于安置每一个想监控的socket，这些socket会以红黑树的形式保存在内核cache里，以支持快速的查找、插入、删除。这个内核高速cache区，就是建立连续的物理内存页，然后在之上建立slab层，简单的说，就是物理上分配好你想要的size大小内存对象，每次使用时都是使用空闲的已分配好的对象。
三、Epoll高效的原因
在调用epoll_create时，内核除了帮我们在epoll文件系统里建了个file结点，在内核cache里建了个红黑树用于存储以后epoll_ctl传来的socket外，还会再建立一个链表，用于存储准备就绪的事件。
当epoll_wait调用时，仅仅观察这个链表里有没有数据即可。有数据就返回，没有数据就sleep，等到timeout时间到后即使链表没数据也返回。所以，epoll_wait非常高效。而且，通常情况下即使我们要监控百万计的句柄，大多一次也只返回很少量的准备就绪句柄而已，所以，epoll_wait仅需要从内核态copy少量的句柄到用户态而已。
就绪链表的维护方法
当我们执行epoll_ctl时，除了把socket放到epoll文件系统里file对象对应的红黑树上之外，还会给内核中断处理程序注册一个回调函数，告诉内核，如果这个句柄的中断到了，就把它放到准备就绪链表里。所以，当一个socket上有数据到了，内核在把网卡上的数据copy到内核中后就来把socket插入到准备就绪链表里了。
epoll综合的执行过程：
如此，一棵红黑树，一张准备就绪句柄链表，少量的内核cache，就帮我们解决了大并发下的socket
epoll水平触发和边缘触发的实现：
当一个socket句柄上有事件时，内核会把该句柄插入上面所说的准备就绪链表，这时我们调用epoll_wait，会把准备就绪的socket拷贝到用户态内存，然后清空准备就绪链表， 最后，epoll_wait干了件事，就是检查这些socket，如果不是ET模式（就是LT模式的句柄了），并且这些socket上确实有未处理的事件时，又把该句柄放回到刚刚清空的准备就绪链表了，所以，非ET的句柄，只要它上面还有事件，epoll_wait每次都会返回。而ET模式的句柄，除非有新中断到，即使socket上的事件没有处理完，也是不会次次从epoll_wait返回的。
四、Epoll高效的本质
1、减少用户态和内核态之间的文件句柄拷贝
2、减少对可读可写文件句柄的遍历
五、Reference
知乎提问：epoll或者kqueue的原理是什么？（https://www.zhihu.com/question/20122137）
