多路 IO 復(fù)用模型

多路 IO 復(fù)用，有時(shí)也稱為事件驅(qū)動(dòng) IO。它的基本原理就是有個(gè)函數(shù)會(huì)不斷地輪詢所負(fù)責(zé)的所有 socket ，當(dāng)某個(gè) socket有數(shù)據(jù)到達(dá)了，就通知用戶進(jìn)程。IO 復(fù)用模型的流程如圖：

當(dāng)用戶進(jìn)程調(diào)用了 select ，那么整個(gè)進(jìn)程會(huì)被阻塞，而同時(shí)，內(nèi)核會(huì) “監(jiān)視” 所有 select 負(fù)責(zé)的 socket ，當(dāng)任何一個(gè) socket中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了， select 就會(huì)返回。這個(gè)時(shí)候用戶進(jìn)程再調(diào)用 read 操作，將數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶進(jìn)程。

這個(gè)模型和阻塞 IO 的模型其實(shí)并沒(méi)有太大的不同，事實(shí)上還更差一些 因?yàn)檫@里需要使用兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，而阻塞 IO 只調(diào)用了一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用recvfrom，用 select 的優(yōu)勢(shì)在于它可以同時(shí)處理多個(gè)連接。

如果處理的連接數(shù)不是很高的話，使用 select/epoll Web server 定比使用多線程的阻塞 IO Web server性能更好，可能延遲還更大；select/poll 的優(yōu)勢(shì)并不是對(duì)于單個(gè)連接能處理得更快，而是在于能處理更多的連接。

異步 IO 模型

上面是異步 IO 模型。

用戶進(jìn)程發(fā)起 read 操作之后，立刻就可以開(kāi)始去做其他的事；而另一方面，從內(nèi)核的角度，當(dāng)它收到一個(gè)異步的 read請(qǐng)求操作之后，首先會(huì)立刻返回，所以不會(huì)對(duì)用戶進(jìn)程產(chǎn)生任何阻塞。

然后，內(nèi)核會(huì)等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成，然后將數(shù)據(jù)拷貝到用戶內(nèi)存中，當(dāng)這一切都完成之后，內(nèi)核會(huì)給用戶進(jìn)程發(fā)送一個(gè)信號(hào)，返回 read 操作已完成的信息。

調(diào)用阻塞 IO 一直阻塞住對(duì)應(yīng)的進(jìn)程直到操作完成，而非阻塞 IO 在內(nèi)核還在準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的情況下會(huì)立刻返回。兩者的區(qū)別就在于同步 IO 進(jìn)行 IO操作時(shí)會(huì)阻塞進(jìn)程。

非阻塞 IO 在執(zhí)行 recvfrom 這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的時(shí)候，如果內(nèi)核的數(shù)據(jù)沒(méi)有準(zhǔn)備好，這時(shí)候不會(huì)阻塞進(jìn)程。但是當(dāng)內(nèi)核中數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)，recvfrom會(huì)將數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到用戶內(nèi)存中，這個(gè)時(shí)候進(jìn)程則被阻塞。

而異步 IO 則不 樣，當(dāng)進(jìn)程發(fā)起 IO 操作之后，就直接返回，直到內(nèi)核發(fā)送一個(gè)信號(hào)，告訴進(jìn)程 IO
已完成，則在這整個(gè)過(guò)程中，進(jìn)程完全沒(méi)有被阻塞。