計算機之間的通訊一般是通過socket來進行，socket儲存的是通訊過程中必要的控制資訊。兩台計算機想要通訊首先要通過socket建立連線，然後相互讀寫資料。我們日常使用的瀏覽器其實可以看作乙個客戶端，服務端一般是由網際網路公司來運維。在瀏覽器輸入位址之後，瀏覽器會幫助我們和服務端建立連線，不斷讀寫資料。但客戶端可能不止乙個，有可能有多個，多個客戶端同時連線伺服器，而伺服器如何同時處理這些客戶端的連線，又如何維護這些連線呢？可行的方法有很多，比如同時啟動多個程序來處理，或者啟動多個執行緒進行處理。但這對於伺服器來說過於耗費資源，無法應對大量請求的場景。沒建立乙個程序都需要在計算機內部建立乙個程序的結構，分配一定的記憶體，占用一定的資源。雖然執行緒共享這些資源，但仍然無法支撐很大規模的請求。這個時候就需要一種新的技術。當然生產級的大規模請求還有更多的技術結合起來使用，這裡只介紹io多路復用。使用io多路復用的軟體比較多如redis, nginx等。
阻塞是程序排程的關鍵一環，指的是程序在等某事件（如接受網路資料）發生之前的
等待狀態，rec、select和epoll都是阻塞方法。下面是一段基礎的網路程式設計**。
# -*- coding: utf-8 -*-
# 檔名：server.py
import socket # 匯入 socket 模組
s = socket.socket() # 建立 socket 物件
host = socket.gethostname() # 獲取本地主機名
port = 8081 # 設定埠
s.bind((host, port)) # 繫結埠
s.listen(5) # 等待客戶端連線
while true:
c,addr = s.accept() # 建立客戶端連線
c.send('hello world')
c.close() # 關閉連線
核心狀態分為執行中、等待中、停止、殭屍。執行中的程序正在cpu中執行或者等待cpu分配時間片。等待中的程序在等某個事件的發生，比如網絡卡接收到新的資料傳送中斷到cpu。等待中的程序在所等待的事件沒有到來之前不會被執行，因此也不會占用cpu的資源。
如上圖所示，程序a包含了網路程式設計建立server並執行監聽的過程。執行recv時，作業系統會將程序a從工作佇列移動到該socket的等待佇列中。作業系統中只剩下程序b和程序c繼續執行。a被阻塞住等待事件的發生。如果有新的資料報到達網絡卡，會發生中斷。socket接收到資料之後，作業系統把a程序放回工作佇列繼續執行，處理資料。
服務端需要管理多個客戶端連線，而recv只能監視單個socket，這種矛盾下，人們開始尋找監視多個socket的方法。epoll的要義是高效的監視多個socket。從歷史發展角度看，必然先出現一種不太高效的方法，人們再加以改進。只有先理解了不太高效的方法，才能夠理解epoll的本質。
假如能夠預先傳入乙個socket列表，如果列表中的socket都沒有資料，掛起程序，直到有乙個socket收到資料，喚醒程序。這種方法很直接，也是select的設計思想。
為方便理解，我們先複習select的用法。在如下的**中，先準備乙個陣列（下面**中的fds），讓fds存放著所有需要監視的socket。然後呼叫select，如果fds中的所有socket都沒有資料，select會阻塞，直到有乙個socket接收到資料，select返回，喚醒程序。使用者可以遍歷fds，通過fd_isset判斷具體哪個socket收到資料，然後做出處理。
其一，每次呼叫select都需要將程序加入到所有監視socket的等待佇列，每次喚醒都需要從每個佇列中移除。這裡涉及了兩次遍歷，而且每次都要將整個fds列表傳遞給核心，有一定的開銷。正是因為遍歷操作開銷大，出於效率的考量，才會規定select的最大監視數量，預設只能監視1024個socket。
其二，程序被喚醒後，程式並不知道哪些socket收到資料，還需要遍歷一次。
那麼，有沒有減少遍歷的方法？有沒有儲存就緒socket的方法？這兩個問題便是epoll技術要解決的。
select低效的原因之一是將「維護等待佇列」和「阻塞程序」兩個步驟合二為一。如下圖所示，每次呼叫select都需要這兩步操作，然而大多數應用場景中，需要監視的socket相對固定，並不需要每次都修改。epoll將這兩個操作分開，先用epoll_ctl維護等待佇列，再呼叫epoll_wait阻塞程序。顯而易見的，效率就能得到提公升。
select低效的另乙個原因在於程式不知道哪些socket收到資料，只能乙個個遍歷。如果核心維護乙個「就緒列表」，引用收到資料的socket，就能避免遍歷。如下圖所示，計算機共有三個socket，收到資料的sock2和sock3被rdlist（就緒列表）所引用。當程序被喚醒後，只要獲取rdlist的內容，就能夠知道哪些socket收到資料。
如下圖所示，當某個程序呼叫epoll_create方法時，核心會建立乙個eventpoll物件（也就是程式中epfd所代表的物件）。eventpoll物件也是檔案系統中的一員，和socket一樣，它也會有等待佇列。
建立epoll物件後，可以用epoll_ctl新增或刪除所要監聽的socket。以新增socket為例，如下圖，如果通過epoll_ctl新增sock1、sock2和sock3的監視，核心會將eventpoll新增到這三個socket的等待佇列中。當socket收到資料後，中斷程式會操作eventpoll物件，而不是直接操作程序。
當socket收到資料後，中斷程式會給eventpoll的「就緒列表」新增socket引用。如下圖展示的是sock2和sock3收到資料後，中斷程式讓rdlist引用這兩個socket。
eventpoll物件相當於是socket和程序之間的中介，socket的資料接收並不直接影響程序，而是通過改變eventpoll的就緒列表來改變程序狀態。
當程式執行到epoll_wait時，如果rdlist已經引用了socket，那麼epoll_wait直接返回，如果rdlist為空，阻塞程序。
1 假設計算機中正在執行程序a和程序b，在某時刻程序a執行到了epoll_wait語句。如下圖所示，核心會將程序a放入eventpoll的等待佇列中，阻塞程序。
2 當socket接收到資料，中斷程式一方面修改rdlist，另一方面喚醒eventpoll等待佇列中的程序，程序a再次進入執行狀態（如下圖）。也因為rdlist的存在，程序a可以知道哪些socket發生了變化。
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