IO通信模型介绍(未完待续)

 

IO:程序中使用IO流，需要和操作系统的内核打交道，在Linux内核中，IO会被看做是一个描述符(FD：文件描述符，/SD:网络描述符),这个描述符会指向一个结构体

 

阻塞IO模型:传统的IO最大的缺点就是它是阻塞的，当某个客户端发送数据过来，当前的线程必须要等该链接将数据全部发送到系统buffer中，然后从系统的buffer空间移动到进程(应用程序)的buffer空间，在这段时间，线程只能傻傻的在等待，资源被严重浪费，一般情况下，一个请求就是一个链接，早起操作系统对线程连接数也有要求，所以，在处理高并发的时候，这个是一个瓶颈问题。

 

非阻塞IO模型:非阻塞模型主要是线程会轮询检查内核数据是否到来，如果到的话，就 处理，如果没有到的话，就返回，等待下次被轮询检查

 

 

IO多路复用模型：多路复用利用到了，Linux系统内核自带的select/poll/epoll技术，主要原理就是，将fd/sd注册给select/poll/epoll系统，阻塞会发生在这些系统上，select/poll/epoll会轮询检查注册在上面的fd的状态，如果就绪，就立即回调。select/poll：它们是顺序轮询fd/sd,而且最大注册数有限制，所以性能不能达到最好。epoll:使用事件驱动的方式进行轮询，最大注册数理论上是操作系统的最大文件句柄数。注意：java的NIO的Selector是基于epoll技术来实现的

     select/poll特点：

• 由于在上面注册了很多fd的数据，是一个集合，但是实际上会存在很多空闲链路，但是这种顺序的轮询，会导致效率大幅下降
• 最大注册数有限

      epoll特点：

• 它只会针对非空闲链路进行轮询，效率大幅提高
• 最大注册数不受限制，只受限于操作系统的最大文件句柄数

 

异步IO:用户进程向内核启动一个请求，然后就是内核帮助我们做完所有的事情，接受完数据并从操作系统内核缓冲区拷贝到用户缓冲区。特点是：帮助我们做完，才通知。

 

 

网络编程的模式：一般情况是服务端暴漏一个IP和端口地址，监听这个端口的请求，客户端根据这个地址，发送请求，先是进行TCP三次握手链接，然后进行通信。

 

BIO模型：服务端监听某个端口，有一个Acceptor线程专门监听客户端链接，如果有则创建一个新的线程与之通信，在通信完成之后，将销毁该工作线程。整个过程将创建大量的线程，消耗服务端大量的资源，在并发达到一定的量之后，系统会崩溃。

 

伪异步IO:本质上是在BIO模型的基础上，服务端加入了一个线程池的概念，客户端连接的请求时，服务端会从线程池中获取一个线程进行处理，但是如果并发量特别大的时候，客户端任务会被加入到队列任务中，长时间客户端没有接受到回复，会认为超时。

 

 

 

 

 线程切换：因为一个处理器同一时刻只能运行一个线程，所以多个线程只能是轮流执行，从执行某一个线程改为执行另一个线程的过程就是线程切换。

频繁切换是指创建了很多个线程，CPU要轮流执行这些线程，因为切换线程需要一定的时间，当线程数量较少时，切换的时间可以忽略不计，而线程数量很多（大约几百个，与物理内存容量有关）时，由于物理内存不足，切换线程需要从虚拟内存中交换数据，所以花费的时间大大增加，导致系统效能降低。

 

 

同步：同步就是一个任务的完成需要依赖另外一个任务时，只有等待被依赖的任务完成后，依赖的任务才能算完成，这是一种可靠的任务序列

 

 

异步：不需要等待被依赖的任务完成，只是通知被依赖的任务要完成什么工作，依赖的任务也立即执行，只要自己完成了整个任务就算完成了。至于被依赖的任务最终是否真正完成，依赖它的任务无法确定，所以它是不可靠的任务序列。

 

阻塞：阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起，一直处于等待消息通知，不能够执行其他业务。函数只有在得到结果之后才会返回。

 

非阻塞：非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能立刻得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立刻返回。虽然表面上看非阻塞的方式可以明显的提高CPU的利用率，但是也带了另外一种后果就是系统的线程切换增加。增加的CPU执行时间能不能补偿系统的切换成本需要好好评估

 

 

非阻塞的一种解释：

In JavaScript, almost all I/O is non-blocking. This includes HTTP requests, database operations and disk reads and writes; the single thread of execution asks the runtime to perform an operation, providing a callback function and then moves on to do something else. When the operation has been completed, a message is enqueued along with the provided callback function. At some point in the future, the message is dequeued and the callback fired.

在js中,几乎所有的I/O都是非阻塞(译者注:简单的说就是在读文件或数据库时,程序不暂停等待结果,而是继续执行,等读到了结果后去执行)的.包括HTTP请求,数据库操作还是文件读写.线程执行了一个I/O操作时返回一个回调函数,然后继续执行其他程序.当那个操作完成时,一个携带着回调函数的(完成)消息被加到消息队列,在后来某个点,这个消息出队,相应的回调函数被执行.