我对网络IO的理解( 二 ) _网络IO

一个异步I/O操作不会引起请求进程阻塞。
从这个官方定义中，不管是Blocking I/O还是Non-Blocking I/O，其实都是synchronous I/O 。因为它们一定都会阻塞在第二阶段拷贝数据那里。只有异步IO才是异步的。

文章插图
同步异步对比

图片来源于知乎

阻塞和非阻塞的区别
阻塞和非阻塞主要区别其实是在第一阶段等待数据的时候。但是在第二阶段，阻塞和非阻塞其实是没有区别的。程序必须等待内核把收到的数据复制到进程缓冲区来。换句话说，非阻塞也不是真的一点都不”阻塞”，只是在不能立刻得到结果的时候不会傻乎乎地等在那里而已。
IO多路复用Select、Poll、Epoll的区别
【我对网络IO的理解】Select、poll、epoll都是I/O多路复用的机制，I/O多路复用就是通过一种机制，一个进程可以监视多个文件描述符fd，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select，poll，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。
select
int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);select 函数监视的文件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds 。调用后select函数会阻塞，直到有描述符就绪（有数据可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，可以通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。
select支持几乎所有的平台，跨平台是它的优点。
select缺点是：1）单个进程支持监控的文件描述符数量有限，Linux下一般是1024，可以修改提升限制，但是会造成效率低下。2）select通过轮询方式通知消息，效率比较低。
poll
int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);不同于select使用三个位图来表示三个fdset的方式，poll使用一个pollfd的指针实现。
struct pollfd { int fd; /* file descriptor */ short events; /* requested events to watch */ short revents; /* returned events witnessed */};pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，不再使用select“参数-值”传递的方式。同时，pollfd并没有最大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）。和select函数一样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。

从上面看，select和poll都需要在返回后，通过遍历文件描述符来获取已经就绪的socket 。事实上，同时连接的大量客户端在一时刻可能只有很少的处于就绪状态，因此随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降。

epoll
epoll是在2.6内核中提出的，是之前的select和poll的增强版本，是Linux特有的。相对于select和poll来说，epoll更加灵活，没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。
int epoll_create(int size)；//创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);执行epoll_create时，创建了红黑树和就绪list链表；执行epoll_ctl时，如果增加fd，则检查在红黑树中是否存在，存在则立即返回，不存在则添加到红黑树中，然后向内核注册回调函数，用于当中断事件到来时向准备就绪的list链表中插入数据。执行epoll_wait时立即返回准备就绪链表里的数据即可。
工作模式
1. LT模式
LT(level triggered)是缺省的工作方式，并且同时支持block和no-block socket，在这种做法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不做任何操作，内核还是会继续通知你的。
2. ET模式
ET(edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket 。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如，你在发送，接收或者接收请求，或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK/EAGAIN 错误）。但是请注意，如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪)，内核不会发送更多的通知(only once)，因此必须把缓存区buff数据读取完毕，不然就可能会丢数据。