IO机制详解

参考文章

极力推荐，看完基本懂了

网络I/O的几种模型动态图展示
epoll经典

I/O类型

同步阻塞 I/O - Blocking I/O

缺点：高并发时，服务端与客户端对等连接，线程多带来的问题：
CPU资源浪费，上下文切换。
内存成本几何上升，JVM一个线程的成本约1MB

同步非阻塞 I/O - Non Blocking IO

异步非阻塞IO

异步阻塞IO

没有意义

概念说明

阻塞与非阻塞

阻塞还是非阻塞，关注的是接口调用（发出请求）后等待数据返回时的状态。被挂起无法执行其他操作的则是阻塞型的，可以被立即「抽离」去完成其他「任务」的则是非阻塞型的

同步与异步

同步还是异步，关注的是任务完成时消息通知的方式。
同步：由调用方盲目主动问询的方式是同步调用
异步：由被调用方主动通知调用方任务已完成的方式是异步调用

I/O复用（事件驱动）

select

原理

• 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，函数返回
• select函数返回后，可以通过遍历fdset，来找到就绪的描述符，然后使用线程池去处理就绪的文件描述符

缺点

• 单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，默认是1024个
• 采用轮询的方法，效率较低
• 每次调用需要将fd集拷贝到内核，再拷贝回用户空间，再遍历fd集

poll

使用链表存放fd集，没有了fd集最大数量的限制

epoll

• 没有最大并发连接的限制，能打开的fd上限远大于1024（1G的内存能监听约10万个端口）
• 采用回调的方式，效率提升。
• 内存拷贝。使用**mmap()**文件映射内存来加速与内核空间的消息传递，减少复制开销。

水平触发和边缘触发

水平触发（LT）：读缓冲区非空就会一直触发，写缓冲区只要不满就会一直触发写事件，调用epoll_wait()的时候触发
边缘触发（ET）：只有socket状态发生变化(缓冲区空到有数据，缓冲区满到不满)，epoll_wait才会返回，需要一直读写，直到返回EAGAIN为止，否则会遗漏事件

• 优点：每次内核只会通知一次，大大减少了内核资源的浪费，提高效率。
• 缺点：不能保证数据的完整。不能及时的取出所有的数据

原理

对比

Socket