IO模型归纳

我们暂时只以网络IO为例子; 我们先从硬件层面进行流程分析:

1. 硬件层面

网卡

网卡等于一种可以接收外面数据流的一种设备；

1. 网卡会先从网线处（或者无线）接收里面的数据
2. 以某种方式写入到内存中

其中涉及DMA，IO通路选择等硬件问题，我们暂时忽略

CPU

接着，我们都知道一般操作系统针对一些比较紧急的操作会进行中断(软，硬)，当网卡来数据的时候，明显就是比较紧急的事情（如果忽略不管，就会造成内存爆炸或者数据丢失）；

所以，数据从网卡接收到，会立即发送一个信号到CPU，网卡的中断程序就会被调用去处理数据；

操作系统调度

2. 模型选择

同步

1. 阻塞:

只能有一个I/O操作；

2. 非阻塞:

指的是 可以同时阻塞多个I/O操作，所以看做是非阻塞的

select:

• 优点：实现简单，只用单线程执行，占用资源少，不消耗过多CPU，也可以为多客户端提供服务;

• 缺点：每次调用都都要将fd_set从用户态copy到内核态，消耗过大; 每次调用select都要进行多次轮询; 可以检测到fd数量有限，默认是1024; 因为是水平触发，如果没有完成对一个就绪fd进行IO，下次select也会将这些fd通知到进程(只能算的是特点吧);

• 可以看到select就是将事件的探测和响应放在一起，一旦响应过大，就会造成问题;

poll

与select区别不大，相同的是

1. 创建fd_set,设置关注事件
2. 调用poll()，等待事件发生;

区别:

1. select要为读、写、异常都分别设置fd_set, poll只需要为fd设置一个即可
2. poll由链表实现，所以无最大值

缺点: 同select一样，用户态到内核态的copy; 水平触发;

epoll

将fd交给了内核，一旦事件发生，内核负责通知; 其支持水平触发和边缘触发，还有多个函数epoll_create,epoll_wait,epoll_ctl 分别为创建epoll句柄，等待事件发生，注册要监听的事件;

优点:

• 无最大并发连接数目限制
• 效率提升，只有活跃的fd才会callback
• 内存是由一块用户态和内核态通过mmap()共享内存，避免频繁copy，保证了整个过程只会copy一次;