Linux網路程式設計 IO模型，IO多路復用思想

io多路復用

參考書籍《後台開發 核心技術與應用實踐》《linux高效能伺服器程式設計》 《apue》

這篇文章就嘮一下，怎麼向socket中寫資料，怎麼從socket中讀出資料以及高效的讀寫----多路io復用技術

門口坐著瞅（阻塞）------（一直到）來了老弟------------辦事

呼叫者呼叫了某個函式，等待這個函式返回，期間什麼也不做，不停的去檢查這個函式有沒有返回，必須等這個函式返回才能進行下一步動作

瞅一下–瞅一下–瞅一下。。。。-----------來了老弟---------辦事

非阻塞等待，每隔一段時間就去檢測io事件是否就緒。沒有就緒就可以做其他事。非阻塞i/o執行系統呼叫總是立即返回，不管時間是否已經發生，若時間沒有發生，則返回-1，此時可以根據errno區分這兩種情況，對於accept，recv和send，事件未發生時，errno通常被設定成eagain

放個門鈴----來了老弟-----門鈴響了我聽到了-----辦事

linux用套介面進行訊號驅動io，安裝乙個訊號處理函式，程序繼續執行並不阻塞，當io時間就緒，程序收到sigio訊號。然後處理io事件。

emm，老鴇子僱了個秘書，你要啥服務跟我秘書說，你倆嘮完了再進來辦事

linux用select/poll函式實現io復用模型，這兩個函式也會使程序阻塞，但是和阻塞io所不同的是這兩個函式可以同時阻塞多個io操作。而且可以同時對多個讀操作、寫操作的io函式進行檢測。知道有資料可讀或可寫時，才真正呼叫io操作函式

就是我擱這開了個流水線服務，你要啥服務跟老鴇寫個條，然後等著就行了，然後等哪個師傅空了，老鴇把條給他。

**這裡的非同步與執行緒中的非同步不同！**非同步io主要表現的是由核心完成io之後，告知對應需求程式。

linux中，可以呼叫aio_read函式告訴核心描述字緩衝區指標和緩衝區的大小、檔案偏移及通知的方式，然後立即返回，當核心將資料拷貝到緩衝區後，再通知應用程式。

io多路復用其實這個詞翻譯過來直面意思會令人誤解。

簡單說來，在不用技巧的情況下。

client端連線進來，我肯定要判斷你有沒有給我發資訊。那麼我不能在這阻塞等你，我阻塞了我怎麼去再次呼叫accept。

所以我肯定是我server只負責去連線，然後給到乙個中間層幫我看著，是否client有東西發過來，如果發，再通知server。

那麼我們再想，listenfd，能不能被監控，就是說我也不傻傻的accept擱這等你了，我監控listenfd，有鏈結來。我直接accept，當場，啪一下我就返回了，很快啊。

我server就在這等你給我發通知就行了，你發lfd的通知 我就accept，你發資料到達的通知，我就讀唄。

於是這樣的思想，就誕生了 select，poll，epoll

這裡只通俗的介紹思想，具體使用參見man手冊

select最初的設計是維護了乙個陣列，這個陣列的max_size對應著當前系統能開啟檔案的最大個數（1024），也就是說select可監控fd有限。

考慮一種情況，我們如何判斷是否監控的fd上面有我感興趣的事情發生（連線，讀）。就是說我現在不是你server等了，我select等，如果事件來了，我就返回讓你處理，處理完，我再等。

ok，那麼下一步，我如何判斷哪個fd是發生事件的？

自然而然想到了遍歷，其實select也是這麼做的。通過遍歷來知道，哦原來是你小子給我擱這整事，然後通知server處理。

缺點：兩次拷貝耗時、輪詢所有fd耗時，支援的檔案描述符太小 優點：跨平台支援

所謂一寸長一寸強。

但是呢，由於你還是擱這老模式的一遍遍呼叫，沒什麼提公升效能。

優點：連線數（也就是檔案描述符）沒有限制（鍊錶儲存）

缺點：大量拷貝，水平觸發（當報告了fd沒有被處理，會重複報告，很耗效能）

epoll的思想就是我這邊維護乙個當前已連線的fd的內容，用rbt實現。然後我返回的是已發生事件的fd的乙個總內容，sever只需要判斷返回的，至於樹上的，按需求來上還是下樹。

也就是epoll_ctl與epoll_wait

簡單說來，epoll就是為了實現在店面很大的情況下，有一部分人進店不幹事，擱這觀望。

ok，你觀望可以，去等候廳坐著吧，然後想好了，就去旁邊就緒廳排隊。

所以相對前兩個弟弟，epoll更符合現在的使用，因為我們無法判斷客戶什麼時候需求服務，可能他也就是連著，暫時還沒想好幹什麼而已。

優點：

1.沒有最大併發連線的限制

2.只有活躍可用的fd才會呼叫callback函式

3.記憶體拷貝是利用mmap()檔案對映記憶體的方式加速與核心空間的訊息傳遞，減少複製開銷。（核心與使用者空間共享一塊記憶體）

缺點：只有存在大量的空閒連線和不活躍的連線的時候，使用epoll的效率才會比select/poll高（這個褒貶不一吧，說服力沒那麼強，目前哪怕你再小型伺服器我也不用select?‍♂️）

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