內(nèi)核空間與用戶空間
- 操作系統(tǒng)內(nèi)核
可以訪問受保護(hù)的內(nèi)存空間誊薄，擁有訪問底層硬件設(shè)備的所有權(quán)限喳挑。
為了保護(hù)內(nèi)核的安全曹动，操作系統(tǒng)將虛擬空間劃分為：
- 內(nèi)核空間（內(nèi)核代碼運(yùn)行的地方）
- 用戶空間（用戶程序代碼運(yùn)行的地方）
內(nèi)核空間和用戶空間是隔離的疚俱。用戶程序不能直接操作內(nèi)核甸怕，需要通過系統(tǒng)調(diào)用來與內(nèi)核進(jìn)行通信。
socket的出入
https://blog.csdn.net/fen_liu/article/details/120410870
對于一個socket的出入操作灰伟，通常包括兩個階段：
- 等待數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)中到達(dá)（數(shù)據(jù)到達(dá)后拆又，被復(fù)制到內(nèi)核的緩沖區(qū)）
- 把數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)復(fù)制到用戶應(yīng)用進(jìn)程緩沖區(qū)
五種IO模型
阻塞式I/O
- 解釋
當(dāng)應(yīng)用進(jìn)程調(diào)用了recv()這個系統(tǒng)調(diào)用，操作系統(tǒng)就開始了IO的第一個階段栏账，用戶這邊帖族，整個進(jìn)程會被阻塞，當(dāng)內(nèi)核等到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了挡爵，將數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶內(nèi)存竖般，然后內(nèi)核返回結(jié)果，用戶進(jìn)程解除阻塞茶鹃。
- 特點(diǎn)
在IO的兩個階段都阻塞涣雕；阻塞式不消耗CPU時間。
- 場景
阻塞 Socket前计、Java BIO胞谭。適用并發(fā)較小的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用垃杖，并發(fā)較大的不適用男杈，因為一個請求 IO 阻塞進(jìn)程，就要為每個請求分配一個進(jìn)程（線程）來響應(yīng)调俘，開銷大伶棒。
非阻塞式I/O
- 解釋
當(dāng)用戶進(jìn)程發(fā)出 recv() 操作時旺垒，如果內(nèi)核中的數(shù)據(jù)還沒有準(zhǔn)備好，那么它并不會阻塞用戶進(jìn)程肤无，而是立刻返回一個錯誤碼先蒋。一旦內(nèi)核中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了，并且又再次收到了用戶進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用宛渐，那么它馬上就將數(shù)據(jù)拷貝到了用戶內(nèi)存竞漾，然后返回。
- 特點(diǎn)
在第二階段阻塞窥翩；進(jìn)程輪詢調(diào)用（polling）业岁，消耗 CPU 資源。
- 場景
SOCKET 設(shè)置 NON BLOCKING 屬性寇蚊。支持并發(fā)量小笔时，不用及時響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
IO多路復(fù)用（事件驅(qū)動）
- 解釋
當(dāng)用戶進(jìn)程調(diào)用了 select（poll仗岸、epoll）允耿，那么整個進(jìn)程會被阻塞，而此時扒怖，內(nèi)核會監(jiān)視所有 select 負(fù)責(zé)的 socket较锡，當(dāng)任何一個 socket 中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了，select 就會返回盗痒。這個時候用戶進(jìn)程再調(diào)用 recv 操作念链，將數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶進(jìn)程。
- 特點(diǎn)
第一階段在select上阻塞积糯，第二階段依舊阻塞掂墓；性能好，Reactor模式看成。
- 場景
Java NIO君编，Nginx。適用高并發(fā)服務(wù)應(yīng)用開發(fā)川慌，一個進(jìn)程/線程響應(yīng)多個請求吃嘿。
https://mp.weixin.qq.com/s/3gC-nUnFGv-eoSBsEdSZuA
https://cloud.tencent.com/developer/article/1586974
信號驅(qū)動式I/O
- 解釋
應(yīng)用進(jìn)程使用 sigaction 系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核立即返回梦重，應(yīng)用進(jìn)程可以繼續(xù)執(zhí)行兑燥，也就是說等待數(shù)據(jù)階段應(yīng)用進(jìn)程是非阻塞的。內(nèi)核在數(shù)據(jù)到達(dá)時向應(yīng)用進(jìn)程發(fā)送 SIGIO 信號琴拧，應(yīng)用進(jìn)程收到之后在信號處理程序中調(diào)用 recv()將數(shù)據(jù)從內(nèi)核復(fù)制到應(yīng)用進(jìn)程中降瞳。
- 特點(diǎn)
特點(diǎn)：第二階段阻塞；通知機(jī)制，不是輪訓(xùn)挣饥；CPU利用高于非阻塞式IO除师。
異步I/O
- 解釋
應(yīng)用進(jìn)程執(zhí)行 aio_read 系統(tǒng)調(diào)用會立即返回，應(yīng)用進(jìn)程可以繼續(xù)執(zhí)行扔枫，不會被阻塞汛聚，內(nèi)核會在所有操作完成之后向應(yīng)用進(jìn)程發(fā)送信號。
- 特點(diǎn)
兩個階段都不會阻塞短荐；異步 I/O 的信號是通知應(yīng)用進(jìn)程 I/O 完成倚舀，而信號驅(qū)動 I/O 的信號是通知應(yīng)用進(jìn)程可以開始 I/O。
- 場景
Java 7 AIO忍宋、高性能服務(wù)器瞄桨，高性能高并發(fā)。
