I/O模型

Ｉ／Ｏ：

IO：一方能够提供服务（被调用方），一方需要调用别人的服务（调用方）。IO请求就是调用方向被调用方请求运行一个应用或函数（库调用，系统调用），被调用方在本地进行一些处理，处理完成后将处理得结果响应给调用方，调用方什么时候知道自己的请求结束了呢？所以就有了同步和异步

• 同步和异步(synchronous，asyncronous) ： 关注的是消息通知机制

          同步：调用发出之后，不会立即返回，但一旦返回，则返回最终结果；
          异步：调用发出后，被调用方立即返回消息，但返回的并非最终结果，服务端通过状态，通知机制等来通知调用者，或者通过回调函数来实现（发出请求后，对方立即告诉你请求已受到，请等通知）
  

  举个栗子：

  你去银行办理业务，银行给你一个号码，你等着被叫号，这就是立即返回结果，但不是最终结果。等到对方叫你的号告诉你轮到你了，然后你再跑过去拿到最终的结果。

• 阻塞和非阻塞（block，noblock）：调用者等待被调用方返回结果时的状态

  阻塞：调用结果返回之前，调用者会被挂起，调用者在得到返回结果才能继续
  非阻塞：调用者在结果返回之前不会被挂起，即调用不会阻塞调用者。
  

  举个栗子：

  去面馆吃面，人很多，你说：老板来碗面，老板说：好，请稍等，
  这时候你就坐下来等面了，这时候你啥时都不能干（阻塞）
  还有一种情况，你和老板比较熟，可以刷脸了，点完面后你就出去干其他事了，估摸着面差不多已经好了，然后你就回来了（非阻塞）

Ｉ／Ｏ模型：

IO调用：

进程向内核发起IO请求时，内核自己没有数据，然后内核把数据从磁盘加载至内核内存中，然后将数据copy一份至进程内存中

一次io调用需要等待两个阶段（一次read请求）：
（1） 数据从磁盘到内核内存中
（2） 数据从内核内存到进程内存中
但真正被称为io的仅仅是数据从内核内存到进程内存（因为第一阶段仅仅是内核自处理数据的过程）
如果进程有多个，则进程内存一定是某个进程自己的内存空间，进程不能共享这些数据。

• 阻塞式ＩＯ（blocking IO）：

  当调用者发出调用请求后，在整个read过程中都会被挂起。处于不可中断睡眠状态。

举个栗子：

用户请求web服务器，则web服务器上有一个进程响应用户请求（假如基于prefork模型：主进程生成多个子进程，每个子进程响应一个用户请求），子进程发现用户请求一个资源，于是乎子进程向内核发起调用请求加载用户所请求的页面资源，在此过程中该子进程不响应别的用户请求（该子进程已经被挂起了）。
这只是一种假设，真正的prefork模型不工作在阻塞io下，因为进程要处理两种io，网络io（接收用户请求），磁盘io。

• 非阻塞式ＩＯ（noblocking IO）：存在忙盲等待

  买完面出去玩了。但是你怎么知道什么时候面好了呢？老板说我们不负责通知，这时候你要怎么办呢？为了及时能吃到面，所以就不得不每隔一段时间去面馆里看看，没好，出去玩，过一会再看，还没好，再出去玩…….，这种就是盲等待，你得一遍又一遍的来问，其实这种效果不一定比阻塞好，一旦老板告诉你面ok了，其实是面放在柜台上了，你想吃，还得自己去端（即数据已经从磁盘到内核内存了，还没有从内核内存到进程内存），在你端面得过程中依然是阻塞的，你依然干不了其他事。

• ＩＯ　复用 （IO multiplexing）：调用者将请求提交给代理人，代理人再将请求提交给被调用者，ｓｅｌｅｃｔ（），ｐｏｌｌ（）。（这种实质上也有阻塞，只不过阻塞不是阻塞在自己直接发出的io上，而是阻塞在助理上了。）

  任何进程自身一般只能处理一个IO，因为它一旦被某个IO阻塞，直到阻塞被唤醒之前，其他人的事情它时不知道的。但作为一个web服务器来讲，一个进程既要接受用户请求（网络IO），还要进行磁盘IO。一旦进程被阻塞在磁盘io上，这时候网络io发生异动，该进程就不知道了。（例如进程在磁盘上加载数据了，加载到一半，你觉得太慢，直接Ctrl + C了，但是如果这个进程被阻塞在磁盘io上，这是一个不可中断睡眠，你的Ctrl C这个进程收不到，但是在现实生活中，Ctrl C是可以被响应的，这是为什么呢?这就是多路IO的机制了）
  有人在内核中开发了一种多路io（复用型io）的调用程序，当调用者需要进行io调用时，他会将自己的请求扔给内核提供的代理人，代理人转为内核能够理解的请求，这样一来，用户请求会被阻塞在代理人上，而非内核中真正要完成的任务上，

  举个栗子：

  银行柜台一次只能处理一个用户，那就有好多用户在排队等待，有个用户请求开一张银行卡，在办理银行卡的过程中该客户只能一直等待着，那么就说这个人被阻塞在他所调用的服务上。
  假设还是办理银行卡的业务，每个柜台人员配有一名助理，该助理是面对于客户的，客户讲自己的请求告诉给助理，助理负责帮你送给柜台工作人员，假设有两个柜台，分别可以处理不同的用户请求，该客户既要办理银行卡，还要存款，客户将办卡的请求扔给助理后，助理再扔给工作人员，这时候助理就闲下来了，这时候客户又告诉助理我要存款，这时候助理就把存款请求扔个另一个柜台了！
  所以我们可以把调用程序想象成助理，虽然这个调用依然是阻塞的，但是助理却可以帮我们实现多路请求，即便第一路被阻塞了，也不影响我们第二路继续接受和处理用户请求。这种调用就是复用型io，通过上述例子我们可以知道复用型io“助理”是关键，我们必须得有一个支持两路以上的助理，这个助理在内核中就是一种特殊的系统调用，称为select

• 事件驱动型ＩＯ（）：被调用者收到调用者的请求后直接告诉调用者请求我已经收到，你现在可以干你的事情（非阻塞），等待请求完成我会通知你，但是调用者从被调用方拿数据的过程依然不能干其他事（阻塞）。

  web服务器上有一个进程，第一个用户请求过来了，进程把用户请求给内核，内核说好了，我知道了，你现在该干嘛就干嘛去，这时候这个进程就闲下来了，可以继续接收其他请求了。当内核发现数据从磁盘已经加载到内核内存中了，会通知你，这时候数据从内核内存加载到进程内存这个过程中仍是阻塞的，仍然干不了其他事。

  通知：
  (1)边缘触发：只通知一次；
  (2)水平通知：多次通知（存在资源浪费）

• 异步ＩＯ：完全非阻塞
  调用者向内核发起请求，内核说请求已收到，该干嘛干嘛去，这时候内核在后台默默的完成第一步，默默的完成第二步。当做完所有事情后告诉你已经ok了，这时候进程立即将数据打包成响应报文响应给客户端。（内核会帮你把饭端到你之前定好的位置上)

prefork，worker用的是io复用
event用的是事件驱动式io
ｐｒｅｆｏｃｋ（进程）：主进程生成多个子进程，每个子进程处理一个请求
ｗｏｒｋｅｒ（线程）：主进程生成多个子进程，子进程生成多个线程，每个线程响应一个请求
ｅｎｖｅｎｔ：主进程生成多个子进程，每个子进程响应多个请求；