一劫瞳、閱前熱身
為了更加形象的說明同步異步呕童、阻塞非阻塞崔赌，我們以小明去買奶茶為例意蛀。
①同步與異步的理解
同步與異步的重點在消息通知的方式上峰鄙，也就是調(diào)用結(jié)果通知的方式。
同步
當一個同步調(diào)用發(fā)出去后太雨，調(diào)用者要一直等待調(diào)用結(jié)果的通知后吟榴，才能進行后續(xù)的執(zhí)行
異步：
當一個異步調(diào)用發(fā)出去后，調(diào)用者不能立即得到調(diào)用結(jié)果的返回囊扳。
異步調(diào)用吩翻，要想獲得結(jié)果，一般有兩種方式：
1锥咸、主動輪詢異步調(diào)用的結(jié)果;
2狭瞎、被調(diào)用方通過callback來通知調(diào)用方調(diào)用結(jié)果。
②：生活實例
同步買奶茶：小明點單交錢搏予，然后等著拿奶茶熊锭；
異步買奶茶：小明點單交錢，店員給小明一個小票，等小明奶茶做好了碗殷，再來取精绎。
異步買奶茶，小明要想知道奶茶是否做好了锌妻，有兩種方式：
1代乃、小明主動去問店員，一會就去問一下：“奶茶做好了嗎仿粹？”...直到奶茶做好搁吓。
2、等奶茶做好了吭历，店員喊一聲：“小明堕仔，奶茶好了！”毒涧，然后小明去取奶茶贮预。
①阻塞與非阻塞的理解
阻塞與非阻塞的重點在于進/線程等待消息時候的行為契讲，也就是在等待消息的時候仿吞，當前進/線程是掛起狀態(tài)，還是非掛起狀態(tài)捡偏。
阻塞
阻塞調(diào)用在發(fā)出去后唤冈，在消息返回之前，當前進/線程會被掛起银伟，直到有消息返回你虹，當前進/線程才會被激活.
非阻塞
非阻塞調(diào)用在發(fā)出去后，不會阻塞當前進/線程彤避，而會立即返回傅物。
②：生活實例
阻塞買奶茶：小明點單交錢，干等著拿奶茶琉预，什么事都不做董饰；
非阻塞買奶茶：小明點單交錢，等著拿奶茶圆米，等的過程中卒暂，時不時刷刷微博、朋友圈...
通過上面的分析也祠，我們可以得知：
同步與異步，重點在于消息通知的方式;阻塞與非阻塞近速，重點在于等消息時候的行為诈嘿。
所以堪旧，就有了下面4種組合方式
同步阻塞：小明在柜臺干等著拿奶茶；
同步非阻塞：小明在柜臺邊刷微博邊等著拿奶茶永淌；
異步阻塞：小明拿著小票啥都不干崎场，一直等著店員通知他拿奶茶；
異步非阻塞：小明拿著小票遂蛀，刷著微博谭跨，等著店員通知他拿奶茶。
Apache處理一個請求是同步阻塞的模式谆扎。
每到達一個請求，Apache都會去fork一個子進程去處理這個請求芹助，直到這個請求處理完畢堂湖。
面對低并發(fā)，這種模式?jīng)]什么缺點状土，但是无蜂，面對高并發(fā)，就是這種模式的軟肋了蒙谓。
1個客戶端占用1個進程斥季，那么，進程數(shù)量有多少累驮，并發(fā)處理能力就有多少酣倾，但操作系統(tǒng)可以創(chuàng)建的進程數(shù)量是有限的。
多進程就會有進程間的切換問題谤专，而進程間的切換調(diào)度勢必會造成CPU的額外消耗躁锡。當進程數(shù)量達到成千上萬的時候，進程間的切換就占了CPU大部分的時間片置侍，而真正進程的執(zhí)行反而占了CPU的一小部分映之，這就得不償失了。
下面墅垮，舉例說明這2種場景是多進程模式的軟肋：
及時消息通知程序
比如及時聊天程序惕医，一臺服務(wù)器可能要維持數(shù)十萬的連接(典型的C10K問題)耕漱，那么就要啟動數(shù)十萬的進程來維持算色。這顯然不可能。
調(diào)用外部Http接口時
假設(shè)Apache啟動100個進程來處理請求螟够，每個請求消耗100ms灾梦，那么這100個進程能提供1000qps峡钓。
但是，在我們調(diào)用外部Http接口時若河，比如QQ登錄能岩、微博登錄，耗時較長萧福，假設(shè)一個請求消耗10s拉鹃，也就是1個進程1s處理0.1個請求，那么100個進程只能達到10qps鲫忍，這樣的處理能力就未免太差了膏燕。
注：什么是C10K問題？
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在處理數(shù)以萬計的客戶端連接時悟民，往往出現(xiàn)效率低下甚至完全癱瘓坝辫，這被稱為C10K問題。（concurrent 10000 connection）
綜上射亏，我們可以看出近忙，Apache是同步阻塞的多進程模式，面對高并發(fā)等一些場景智润，是很蒼白的及舍。
傳統(tǒng)的服務(wù)器模型就是這樣击纬，因為其同步阻塞的多進程模型，無法面對高并發(fā)钾麸。
那么更振，有沒有一種方式，可以讓我們在一個進程處理所有的并發(fā)I/O呢饭尝？
答案是有的肯腕，這就是I/O復用技術(shù)。
最初級的I/O復用
所謂的I/O復用，就是多個I/O可以復用一個進程涉瘾。
上面說的同步阻塞的多進程模型不適合處理高并發(fā)知态，那么，我們再來考慮非阻塞的方式立叛。
采用非阻塞的模式负敏，當一個連接過來時，我們不阻塞住秘蛇，這樣一個進程可以同時處理多個連接了其做。
比如一個進程接受了10000個連接顶考，這個進程每次從頭到尾的問一遍這10000個連接：“有I/O事件沒？有的話就交給我處理妖泄，沒有的話我一會再來問一遍驹沿。”
然后進程就一直從頭到尾問這10000個連接，如果這1000個連接都沒有I/O事件蹈胡，就會造成CPU的空轉(zhuǎn)渊季，并且效率也很低，不好不好罚渐。
升級版的I/O復用
上面雖然實現(xiàn)了基礎(chǔ)版的I/O復用梭域，但是效率太低了。于是偉大的程序猿們?nèi)账家瓜氲娜ソ鉀Q這個問題...終于搅轿！
我們能不能引入一個代理病涨，這個代理可以同時觀察許多I/O流事件呢？
當沒有I/O事件的時候璧坟，這個進程處于阻塞狀態(tài)既穆；當有I/O事件的時候，這個代理就去通知進程醒來雀鹃？
于是幻工，早期的程序猿們發(fā)明了兩個代理---select、poll黎茎。
select囊颅、poll代理的原理是這樣的：
當連接有I/O流事件產(chǎn)生的時候，就會去喚醒進程去處理傅瞻。
但是進程并不知道是哪個連接產(chǎn)生的I/O流事件踢代，于是進程就挨個去問：“請問是你有事要處理嗎？”......問了99999遍嗅骄，哦胳挎，原來是第100000個進程有事要處理溺森。那么，前面這99999次就白問了，白白浪費寶貴的CPU時間片了姥卢！痛哉，惜哉...
注:select與poll原理是一樣的括眠，只不過select只能觀察1024個連接，poll可以觀察無限個連接当船。
上面看了德频，select壹置、poll因為不知道哪個連接有I/O流事件要處理，性能也挺不好的难咕。
那么，如果發(fā)明一個代理咙冗，每次能夠知道哪個連接有了I/O流事件，不就可以避免無意義的空轉(zhuǎn)了嗎？
于是桑腮，超級無敵丛晦、閃閃發(fā)光的epoll被偉大的程序員發(fā)明出來了烫沙。
epoll代理的原理是這樣的：
當連接有I/O流事件產(chǎn)生的時候，epoll就會去告訴進程哪個連接有I/O流事件產(chǎn)生，然后進程就去處理這個進程。
如此昼捍，多高效！
有了epoll妒茬，理論上1個進程就可以無限數(shù)量的連接，而且無需輪詢蔚晨，真正解決了c10k的問題乍钻。
Nginx是基于epoll的，異步非阻塞的服務(wù)器程序铭腕。自然银择，Nginx能夠輕松處理百萬級的并發(fā)連接，也就無可厚非了累舷。
三浩考、swoole如何處理高并發(fā)以及異步I/O的實現(xiàn)
swoole是PHP的一個擴展被盈。
簡單理解：swoole=異步I/O+網(wǎng)絡(luò)通信
PHPer可以基于swoole去實現(xiàn)過去PHP無法實現(xiàn)的功能析孽。
具體請參考swoole官網(wǎng)：swoole官網(wǎng)
IO復用異步非阻塞程序使用經(jīng)典的Reactor模型只怎，Reactor顧名思義就是反應堆的意思袜瞬，它本身不處理任何數(shù)據(jù)收發(fā)。只是可以監(jiān)視一個socket(也可以是管道身堡、eventfd邓尤、信號)句柄的事件變化。
注:什么是句柄？句柄英文為handler汞扎，可以形象的比喻為鍋柄季稳、勺柄。也就是資源的唯一標識符澈魄、資源的ID景鼠。通過這個ID可以操作資源。
Reactor只是一個事件發(fā)生器一忱，實際對socket句柄的操作，如connect/accept谭确、send/recv帘营、close是在callback中完成的。
swoole采用多線程Reactor+多進程Worker
swoole的架構(gòu)圖如下：
swoole的處理連接流程圖如下：
當請求到達時,swoole是這樣處理的：
請求到達 Main Reactor
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? ? ? ? |
Main Reactor根據(jù)Reactor的情況逐哈，將請求注冊給對應的Reactor
(每個Reactor都有epoll芬迄。用來監(jiān)聽客戶端的變化)
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? ? ? ? |
客戶端有變化時，交給worker來處理
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? ? ? ? |
worker處理完畢昂秃，通過進程間通信(比如管道禀梳、共享內(nèi)存、消息隊列)發(fā)給對應的reactor肠骆。
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? ? ? ? |
reactor將響應結(jié)果發(fā)給相應的連接
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? ? ? ? |
? ? 請求處理完成
因為reactor基于epoll算途，所以每個reactor可以處理無數(shù)個連接請求。
如此蚀腿，swoole就輕松的處理了高并發(fā)嘴瓤。
基于上面的Swoole結(jié)構(gòu)圖莉钙，我們看到swoole的worker進程有2種類型：
一種是 普通的worker進程廓脆，一種是 task worker進程。
worker進程是用來處理普通的耗時不是太長的請求磁玉；
task worker進程用來處理耗時較長的請求停忿，比如數(shù)據(jù)庫的I/O操作。
我們以異步Mysql舉例：
耗時較長的Mysql查詢進入worker
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worker通過管道將這個請求交給taskworker來處理
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worker再去處理其他請求
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task worker處理完畢后蚊伞，處理結(jié)果通過管道返回給worker
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worker 將結(jié)果返回給reactor
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reactor將結(jié)果返回給請求方
如此席赂，通過worker、task worker結(jié)合的方式时迫，我們就實現(xiàn)了異步I/O氧枣。
