五种IO模型（主讲IO多路复用）

作者：凉拌姨妈好吃　　来源：简书
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五种IO模型

1.阻塞I/O模型
老李去火车站买票，排队三天买到一张退票。
耗费：在车站吃喝拉撒睡 3天，其他事一件没干。

2.非阻塞I/O模型
老李去火车站买票，隔12小时去火车站问有没有退票，三天后买到一张票。耗费：往返车站6次，路上6小时，其他时间做了好多事。

3.I/O复用模型
1.select/poll
老李去火车站买票，委托黄牛，然后每隔6小时电话黄牛询问，黄牛三天内买到票，然后老李去火车站交钱领票。
耗费：打电话
2.epoll
老李去火车站买票，委托黄牛，黄牛买到后即通知老李去领，然后老李去火车站交钱领票。
耗费：无需打电话

4.信号驱动I/O模型
老李去火车站买票，给售票员留下电话，有票后，售票员电话通知老李，然后老李去火车站交钱领票。
耗费：无需打电话

5.异步I/O模型
老李去火车站买票，给售票员留下电话，有票后，售票员电话通知老李并快递送票上门。
耗费：无需打电话

I/O多路复用

1.1 它的形成原因

如果一个I/O流进来，我们就开启一个进程处理这个I/O流。那么假设现在有一百万个I/O流进来，那我们就需要开启一百万个进程一一对应处理这些I/O流（——这就是传统意义下的多进程并发处理）。思考一下，一百万个进程，你的CPU占有率会多高，这个实现方式及其的不合理。所以人们提出了I/O多路复用这个模型，一个线程，通过记录I/O流的状态来同时管理多个I/O，可以提高服务器的吞吐能力。

1.2 通过它的英文单词来理解一下I/O多路复用

作者：知乎用户  来源：知乎链接：https://www.zhihu.com/question/28594409/answer/52763082

关于I/O多路复用(又被称为“事件驱动”)，首先要理解的是，操作系统为你提供了一个功能，当你的某个socket可读或者可写的时候，它可以给你一个通知。这样当配合非阻塞的socket使用时，只有当系统通知我哪个描述符可读了，我才去执行read操作，可以保证每次read都能读到有效数据而不做纯返回-1和EAGAIN的无用功。写操作类似。操作系统的这个功能通过select/poll/epoll/kqueue之类的系统调用函数来使用，这些函数都可以同时监视多个描述符的读写就绪状况，这样，多个描述符的I/O操作都能在一个线程内并发交替地顺序完成，这就叫I/O多路复用，这里的“复用”指的是复用同一个线程。

以select和tcp socket为例，所谓可读事件，具体的说是指以下事件：
1 socket内核接收缓冲区中的可用字节数大于或等于其低水位SO_RCVLOWAT;
2 socket通信的对方关闭了连接，这个时候在缓冲区里有个文件结束符EOF，此时读操作将返回0；
3 监听socket的backlog队列有已经完成三次握手的连接请求，可以调用accept；
4 socket上有未处理的错误，此时可以用getsockopt来读取和清除该错误。

所谓可写事件，则是指：
1 socket的内核发送缓冲区的可用字节数大于或等于其低水位SO_SNDLOWAIT；
2 socket的写端被关闭，继续写会收到SIGPIPE信号；
3 非阻塞模式下，connect返回之后，发起连接成功或失败；
4 socket上有未处理的错误，此时可以用getsockopt来读取和清除该错误。

I/O multiplexing 也就是我们所说的I/O多路复用。就像下面这张图的前半部分一样，中间的那条线就是我们的单个线程，它通过记录传入的每一个I/O流的状态来同时管理多个IO。 

1.3 I/O多路复用的实现 

I/O多路复用模型

我们来分析一下上面这张图

1. 当进程调用select，进程就会被阻塞
2. 此时内核会监视所有select负责的的socket，当socket的数据准备好后，就立即返回。
3. 进程再调用read操作，数据就会从内核拷贝到进程。

其实多路复用的实现有多种方式：select、poll、epoll