1.1.1Linux網(wǎng)絡(luò)I/O模型
Linux 內(nèi)核將所有外部設(shè)備看做一個(gè)文件操作撬呢，對(duì)一個(gè)文件的讀寫操作會(huì)返回一個(gè)file descrptor(fd,文件描述符)丐膝。而對(duì)一個(gè)socket的讀寫也會(huì)有描述符scoketfd滑负，描述符就是一個(gè)數(shù)字，指向內(nèi)核中的一個(gè)結(jié)構(gòu)體(文件路徑帽撑、數(shù)據(jù)區(qū)等一些屬性)现诀。根據(jù)UNIX網(wǎng)絡(luò)編程對(duì)I/O模型的分類夷磕，UNIX提供了5種I/O模型 :
（ 1 ） 同步阻塞I/O模型 : 最常用的I/O模型就是阻塞I/O模型，默認(rèn)情況下所有文件操作都是阻塞的仔沿。以套接字接口為例：在用戶進(jìn)程空間中執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用recvfrom坐桩，其系統(tǒng)調(diào)用直到數(shù)據(jù)包到達(dá)且從內(nèi)核緩沖區(qū)復(fù)制到用戶進(jìn)程或發(fā)生錯(cuò)誤才返回，此過程中調(diào)用的線程處于阻塞的等待響應(yīng)不消費(fèi)cpu,也不處理其他網(wǎng)絡(luò)I/O封锉。在調(diào)用recv()/recvfrom()函數(shù)時(shí)绵跷，等待內(nèi)核中數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和復(fù)制到用戶空間的大致流程如下 :
同步阻塞IO.png
（ 2 ）同步非阻塞I/O模型 ：recvfrom從應(yīng)用層到內(nèi)核的時(shí)候，如果該緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)的話成福，就直接返回一個(gè)EWOULDBLOCK錯(cuò)誤碾局，不進(jìn)入阻塞狀態(tài)，線程可以處理其他業(yè)務(wù)此時(shí)奴艾，流程如下圖 :
同步非阻塞IO.png
（ 3 ）多路復(fù)用IO模型 ：Linux提供select/poll/epoll净当，進(jìn)程通過 select/poll/epoll 是順序掃描fd是否就緒的，而不是輪詢使用recvfrom去查詢數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好蕴潦。select輪詢相對(duì)非阻塞的輪詢的區(qū)別在于---select可以等待多個(gè)socket像啼，能實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)IO端口進(jìn)行監(jiān)聽，當(dāng)其中任何一個(gè)socket的數(shù)據(jù)準(zhǔn)好了潭苞，就能返回進(jìn)行可讀忽冻，然后進(jìn)程再進(jìn)行recvform系統(tǒng)調(diào)用。I/O復(fù)用模型會(huì)用到select此疹、poll僧诚、epoll函數(shù)，這幾個(gè)函數(shù)也會(huì)使進(jìn)程阻塞蝗碎，但是和阻塞I/O所不同的的振诬，這兩個(gè)函數(shù)可以同時(shí)阻塞多個(gè)I/O操作。而且可以同時(shí)對(duì)多個(gè)讀操作衍菱，多個(gè)寫操作的I/O函數(shù)進(jìn)行檢測(cè)赶么，直到有數(shù)據(jù)可讀或可寫時(shí)（注意不是全部數(shù)據(jù)可讀或可寫），才真正調(diào)用I/O操作函數(shù)脊串。對(duì)于多路復(fù)用辫呻，也就是輪詢多個(gè)socket。多路復(fù)用既然可以處理多個(gè)IO琼锋，也就帶來了新的問題放闺，多個(gè)IO之間的順序變得不確定了，當(dāng)然也可以針對(duì)不同的編號(hào)缕坎。具體流程怖侦，如下圖所示：
圖片.png
（ 4 ）信號(hào)驅(qū)動(dòng)I/O模型 : 開啟套接字Socket信號(hào)驅(qū)動(dòng)功能,通過系統(tǒng)調(diào)用sigaction執(zhí)行一個(gè)信號(hào)處理函數(shù)，此調(diào)用非阻塞立即返回，進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行其他工作匾寝。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)搬葬，進(jìn)程會(huì)收到一個(gè)SIGIO信號(hào)回調(diào)通知，然后進(jìn)程再調(diào)用recvfrom讀取并處理數(shù)據(jù)艳悔，過程如下圖所示：
信號(hào)驅(qū)動(dòng)I/O模型 .png
（ 5 ）異步非阻塞I/O模型 :相對(duì)于同步IO急凰，異步IO不是順序執(zhí)行。用戶進(jìn)程進(jìn)行aio_read系統(tǒng)調(diào)用之后猜年，無論內(nèi)核數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好抡锈，都會(huì)直接返回給用戶進(jìn)程，然后用戶態(tài)進(jìn)程可以去做別的事情乔外。等到socket數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了床三，內(nèi)核直接復(fù)制數(shù)據(jù)給進(jìn)程，然后從內(nèi)核向進(jìn)程發(fā)送通知杨幼。IO兩個(gè)階段勿璃，進(jìn)程都是非阻塞的,流程如下 :
異步非阻塞I/O模型.png
五種模型的不同比較 :
五種模型的比較.png
