一：概念的理解：?

首先在網(wǎng)絡(luò)編程的時候，我們常常見到同步/異步，阻塞/非阻塞四中調(diào)用方式：

1同步和異步主要針對C（client）端?

同步：?

所謂的同步，就是在c端發(fā)出一個功能調(diào)用時，在沒有得到結(jié)果之前，該調(diào)用步返回，也就是說必須一件一件事做，等前一件事完了之后才做后一件事。?

如：普通的B/S模式（同步）：提交請求->等待服務(wù)器處理->處理完畢返回，這期間客戶端瀏覽器不能干任何事

異步：?

與同步相對。當(dāng)C端一個異步過程調(diào)用發(fā)出之后，調(diào)用者不能立即得到結(jié)果，實(shí)際處理這個調(diào)用的部件在完成后，通過狀態(tài)，通知和回調(diào)來通知調(diào)用者。?

如：請求通過事件觸發(fā)->服務(wù)器處理（瀏覽器仍然可以做其他事情）->處理完畢

阻塞和非阻塞主要針對S端（server）

阻塞?

阻塞調(diào)用是指調(diào)用結(jié)果返回之前，當(dāng)前線程會被掛起（線程進(jìn)入非可執(zhí)行狀態(tài)，在這個狀態(tài)，cpu不會分配時間片，線程暫停運(yùn)行）函數(shù)只有得到結(jié)果返回。?

阻塞調(diào)用和同步調(diào)用的區(qū)別：對同步來說，很多時候當(dāng)前線程還是激活的，只是邏輯上沒有返回，如，在socket編程中調(diào)用recv函數(shù)，如果緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)，這個函數(shù)就會一直等待，直到有數(shù)據(jù)返回。而此前當(dāng)前線程還有可能繼續(xù)處理各種各樣的消息。

阻塞的例子：比如去取A樓一層（假設(shè)是內(nèi)核緩沖區(qū)）取快遞，但是比不知道什么時候來，你有不能干別的事情，只能死等著但是可以睡覺（進(jìn)程處于休眠狀態(tài))，因?yàn)槟阒揽爝f把貨送來時一定會給比大電話

非阻塞：?

非阻塞與阻塞概念想對應(yīng)，指在不能立即得到結(jié)果之前，該函數(shù)不會阻塞當(dāng)前線程，而會立即返回。

非阻塞的例子：還是等快遞，如果用輪詢的方式，每隔5分鐘去A樓一層（內(nèi)核緩沖區(qū)）去看快遞來了沒，沒來，立即返回，如果快遞來了，就放到A樓一層，等你去取。

對象是否處于阻塞模式和函數(shù)是不是阻塞調(diào)用有很強(qiáng)的相關(guān)性，但不是一一對應(yīng)的。阻塞對象上可以有非阻塞的調(diào)用方式，我們可以通過輪詢狀態(tài)，在適當(dāng)?shù)臅r候調(diào)用阻塞函數(shù)，就可以避免阻塞，而對于非阻塞對象，調(diào)用函數(shù)可以進(jìn)入阻塞調(diào)用，對于select：?

1：同步?

我客戶端（C端調(diào)用者）一個功能，該功能沒有結(jié)束前，我死等結(jié)果。?

2：異步，我（c端調(diào)用者）調(diào)用一個功能，不知道該功能結(jié)果，該功能有結(jié)果后通知我，即回調(diào)通知

同步和異步主要針對c端，但是跟s端不是完全沒關(guān)系，同步和異步必須s端配合才能實(shí)現(xiàn)，同步和異步由c端控制，但是s端是否為阻塞還是非阻塞，c端不關(guān)心。

3：阻塞，就是調(diào)用我（s端被調(diào)用者，函數(shù)），我（s端被調(diào)用者，函數(shù)）沒有完全接受完數(shù)據(jù)或者沒有得到結(jié)果之前，我不會返回。

4：非阻塞，就是調(diào)用我（s端被調(diào)用者，函數(shù)），我（s端被調(diào)用者，函數(shù)）立即返回，通過select通知調(diào)用者

二：同步I/O和異步I/O?

同步I/O與異步I/O的區(qū)別在與數(shù)據(jù)訪問的時候進(jìn)程是否阻塞?

阻塞I/O與非阻塞I/O的區(qū)別在與：應(yīng)該程序的調(diào)用是否立即返回。

阻塞和非阻塞是指server端的進(jìn)程訪問的數(shù)據(jù)如果尚未就緒，進(jìn)程是否需要等待，簡單說這相當(dāng)于函數(shù)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)區(qū)別，也就是未就緒時時直接返回還是等待就緒。

就同步和異步是指client端訪問數(shù)據(jù)的機(jī)制，同步一般指主動請求并等待I/O操作完畢的方式，當(dāng)數(shù)據(jù)就緒后再讀寫額時候必須阻塞，異步則指主動請求數(shù)據(jù)后便可以繼續(xù)處理其他任務(wù)，隨后等待I/O，操作完畢的通知。

三：五種I/O模型：?

1)阻塞I/O?

2)非阻塞I/O?

3)I/O復(fù)用(select和poll)?

4)信號驅(qū)動I/O（SIGIO）?

5)異步I/O?

前四中是同步，最后一種是異步。?

阻塞I/O模型：?

簡介：進(jìn)程會一直阻塞，直到數(shù)據(jù)拷貝完成?

應(yīng)用程序調(diào)用一個I/O函數(shù)，導(dǎo)致應(yīng)用程序阻塞，等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，如果數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好，一直等待。。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，從內(nèi)核拷貝到用戶空間，I/O函數(shù)返回成功

阻塞I/O模型圖：在調(diào)用recv()/recvfrom()函數(shù)，發(fā)生在內(nèi)核中等待數(shù)據(jù)和復(fù)制數(shù)據(jù)過程。?

當(dāng)調(diào)用recv()函數(shù)時，系統(tǒng)首先檢查是否有準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好，那么系統(tǒng)就處于等待狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)緩沖區(qū)復(fù)制到用戶空間，然后函數(shù)返回。在套接應(yīng)用程序中，當(dāng)調(diào)用recv()函數(shù)時，未必用戶空間就已經(jīng)存在數(shù)據(jù)，那么此時recv()函數(shù)處于等待狀態(tài)?

非阻塞I/O模型：?

簡介：我們把一個套接口設(shè)置為非阻塞就是告訴內(nèi)存，當(dāng)所請求的I/O操作無法完成時，不要進(jìn)程睡眠，而是返回一個錯誤，I/O函數(shù)會不斷的測試數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好，沒有準(zhǔn)備好，繼續(xù)測試，直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好為止。在測試的過程中會占用大量的CPU時間。?

I/O多路復(fù)用模型：?

簡介：主要是select和epoll；對于一個I/O端口，兩次調(diào)用，兩次返回，比阻塞I/O并沒有什么優(yōu)勢，只是能實(shí)現(xiàn)同時對多個I/O端口進(jìn)行監(jiān)聽。

I/O多路復(fù)用模型會調(diào)用select，poll函數(shù)，這幾個函數(shù)也會使進(jìn)程阻塞，但是和阻塞I/O不同的，這個函數(shù)可以同時阻塞多個I/O操作，而且可以同時對多個讀操作，多個寫操作的I/O函數(shù)進(jìn)行檢測，直到有數(shù)據(jù)可讀或可寫時，才真正調(diào)用I/O操作函數(shù)。?

IO多路復(fù)用適用場合：

當(dāng)客戶端處理多個描述符時（請求）（一般是交互式輸入和網(wǎng)絡(luò)套接口），必須使用I/O復(fù)用

當(dāng)一個客戶端同時處理多個套接字時，此情況可能的但很少出現(xiàn)

當(dāng)一個TCP服務(wù)器既要處理監(jiān)聽套接字，又要處理已連接套接字，一般也要用到I/O復(fù)用 （使用最多的場景）

當(dāng)一個服務(wù)器即要處理TCP，又要處理UDP，一般要使用I/O復(fù)用

當(dāng)一個服務(wù)器要處理多個服務(wù)或多個協(xié)議，一般要使用I/O復(fù)用

信號驅(qū)動I/O?

簡介：兩次調(diào)用，兩次返回?

首先允許套接口進(jìn)行信號驅(qū)動I/O，并安裝一個信號處理函數(shù)，進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行并不阻塞。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時，進(jìn)程會收到一個SIGIO信號，可以在信號處理函數(shù)中調(diào)用I/O操作函數(shù)處理數(shù)據(jù)。?

異步I/O模型：?

簡介：數(shù)據(jù)拷貝的時候進(jìn)程無需阻塞?

當(dāng)一個異步過程調(diào)用發(fā)出后，調(diào)用者不能立刻得到結(jié)果。實(shí)際處理這個調(diào)用的部件在完成后，通過狀態(tài)，通知和回調(diào)通知調(diào)用者輸入輸出操作。?

四：五種I/O模型的比較

五：I/O模型的具體實(shí)現(xiàn)

主要實(shí)現(xiàn)方式有以下幾種：

Select：Linux實(shí)現(xiàn)對應(yīng)，I/O復(fù)用模型，BSD4.2最早實(shí)現(xiàn)

Poll：Linux實(shí)現(xiàn)，對應(yīng)I/O復(fù)用模型，System V unix最早實(shí)現(xiàn)? （改進(jìn)版的select）

Epoll：Linux實(shí)現(xiàn)，對應(yīng)I/O復(fù)用模型，具有信號驅(qū)動I/O模型的某些特性

Kqueue：FreeBSD實(shí)現(xiàn)，對應(yīng)I/O復(fù)用模型，具有信號驅(qū)動I/O模型某些特性

/dev/poll：SUN的Solaris實(shí)現(xiàn)，對應(yīng)I/O復(fù)用模型，具有信號驅(qū)動I/O模型的某些特性

Iocp? Windows實(shí)現(xiàn)，對應(yīng)第5種（異步I/O）模型

六：select/poll/epoll的比較：

1，select

優(yōu)點(diǎn)

Select:POSIX所規(guī)定，目前幾乎在所有的平臺上支持，其良好跨平臺支持也是它的一個優(yōu)點(diǎn)，本質(zhì)上是通過設(shè)置或者檢查存放fd標(biāo)志位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行下一步處理?

缺點(diǎn)

單個進(jìn)程可監(jiān)視的fd數(shù)量被限制，即能監(jiān)聽端口的數(shù)量有限? cat /proc/sys/fs/file-max?

對socket是線性掃描，即采用輪詢的方法，效率較低?

select 采取了內(nèi)存拷貝方法來實(shí)現(xiàn)內(nèi)核將 FD 消息通知給用戶空間，這樣一個用來存放大量fd的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣會使得用戶空間和內(nèi)核空間在傳遞該結(jié)構(gòu)時復(fù)制開銷大?

2， poll

本質(zhì)上和select沒有區(qū)別，它將用戶傳入的數(shù)組拷貝到內(nèi)核空間，然后查詢每個fd對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)

其沒有最大連接數(shù)的限制，原因是它是基于鏈表來存儲的

大量的fd的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核地址空間之間，而不管這樣的復(fù)制是不是有意義

poll特點(diǎn)是“水平觸發(fā)”，如果報告了fd后，沒有被處理，那么下次poll時會再次報告該fd? （通知多次）

邊緣觸發(fā)：只通知一次，性能更好

3，epoll

在Linux 2.6內(nèi)核中提出的select和poll的增強(qiáng)版本

優(yōu)點(diǎn)：

支持水平觸發(fā)LT和邊緣觸發(fā)ET，最大的特點(diǎn)在于邊緣觸發(fā)，它只告訴進(jìn)程哪些fd剛剛變?yōu)榫托钁B(tài)，并且只會通知一次

使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl注冊fd，一旦該fd就緒，內(nèi)核就會采用類似callback的回調(diào)機(jī)制來激活該fd，epoll_wait便可以收到通知

沒有最大并發(fā)連接的限制：能打開的FD的上限遠(yuǎn)大于1024(1G的內(nèi)存能監(jiān)聽約10萬個端口)

效率提升：非輪詢的方式，不會隨著FD數(shù)目的增加而效率下降；只有活躍可用的FD才會調(diào)用callback函數(shù)，即epoll最大的優(yōu)點(diǎn)就在于它只管理“活躍”的連接，而跟連接總數(shù)無關(guān)

內(nèi)存拷貝，利用mmap(Memory Mapping，內(nèi)存映射)加速與內(nèi)核空間的消息傳遞；即epoll使用mmap減少復(fù)制開銷