IO 理论 SOCK理论

IO密集型程序
　　在程序执行过程中存在大量IO操作，而CPU操作较少，消耗CPU较少，运行效率较低
CPU（计算）密集型程序
　　在程序执行中，CPU运算较多，IO操作相对较少（消耗CPU大，运行速度快）
IO分类： 阻塞IO   　　
　　　　　　　阻塞情况： 是IO的默认形态，是效率较低的一种IO情形
　　　　　　　　　　1  因为某种条件没有达成造成的阻塞
　　　　　　　　　　　　　　accept input recv
　　　　　　　　　　2 处理 IO端数据传输时间较长形成的阻塞
　　　　　　　　　　　　　　网络传输过程，文件读写过程
　　　　　非阻塞IO ： 通过IO事件的属性，使其变成非阻塞状态，（让一些条件阻塞函数不再阻塞）
　　　　　　　　非阻塞IO往往和循环判断一起使用
　　　　　　　　s.setblocking(False)
　　　　　　　　　　将套接字设置为非阻塞状态（默认为阻塞状态）
　　　　　　　　超时检测： 将原本阻塞函数，设置一个最长阻塞时间，如果条件时间内达成则正常运行，如果仍然阻塞则被视为超时，继续向下运行或产生异常
　　　　　　　　s.settimeout(sec)　　设置套接字超时时间
　　　　　　
　　　　　IO多路复用 ：同时监控多个IO事件，当哪个IO事件准备就绪，就执行哪个IO事件，以此形成可以同时操作多个IO的并发行为，避免一个IO阻塞，造成所有IO都无法执行
　　　　　　　　IO准备就绪：是一种IO必然发生的临界状态
　　　　　　　　IO多路复用的编程实现：
　　　　　　　　　　　　1 将IO设置成为关注IO
　　　　　　　　　　　　2 将关注IO提交给内核监视
　　　　　　　　　　　　3 处理内核给我们反馈的准备就绪的IO
　　　　　　　　具体：select --> windows linux unix
　　　　　　　　　　　poll　　-->linux unix
　　　　　　　　　　 epoll　　-->linux unix
　　　　select 模块:
　　　　　　　　import select 
　　　　　　　　　　rs,ws,xs = select(rlist,wlist,xlist[,timeout])
　　　　　　　　　　功能： 监控IO事件，阻塞等待IO事件发生
　　　　　　　　参数：
　　　　　　　　　　rlist :列表， 存放我们监控等待处理的IO事件
　　　　　　　　　　wlist :列表,存放我们要主动操作的IO事件
　　　　　　　　　　xlist :列表： 我们要关注出错处理的IO事件
　　　　　　　　　　timeout: 超时时间
　　　　　　　　返回值 ：
　　　　　　　　　　rs 列表 rlist中准备就绪的IO
　　　　　　　　　　ws 列表 wlist中准备就绪的IO
　　　　　　　　　　xs 列表 xlist中准备就绪的IO
　　　　　　　　注意：
　　　　　　　　　　1 wlist中如果有IO事件则select立即返回到ws
　　　　　　　　　　2 在处理IO过程中不要处理一个客户端长期占有服务端，使服务端无法运行到select 的情况
　　　　　　　　　　3 IO多路复用占用计算机资源少，IO效率高

　　　　POLL 
　　　　　　1 创建POLL对象 
　　　　　　　　p= select.poll()
　　　　　　2 添加注册事件
　　　　　　　　p.register(s,事件) 关注S的所有IO事件
　　　　　　　　

事件常量	意义
POLLIN	有数据读取
POLLPRT	有数据紧急读取
POLLOUT	准备输出:输出不会阻塞
POLLERR	某些错误情况出现
POLLHUP	挂起
POLLNVAL	无效请求:描述无法打开

　　　　　　3 阻塞等待IO发生
　　　　　　　　　events = poll.poll()
　　　　　　　　　功能 ：阻塞等待IO发生
　　　　　　　　　返回值 :events是一个列表，列表中的每个元素都是一个元组，代表一个发生的IO事件
　　　　　　　　　　　　例子 -->  (s.fileno()  ,  event)
　　　　　　　　　　　　　　　　　（　就绪文件描述符， 对应的IO事件）
　　　　　　　　　　　　使用 ：需要通过文件描述符（fileno）找到对应的IO对象，然后来操作这个IO对象 
　　　　　　4 处理具体的IO

　　epoll方法
　　　　使用方法 ： 基本与poll方法相同
　　　　　　* 将生产对象 poll（） 改为 epoll()
　　　　　　* 将所有poll对象事件改为epoll对象事件
　　　　区别：　　
　　　　　　epoll 的效率要比 poll 和select 高
　　　　　　epoll 的触发方式更多
　　　　　　　　EPOLLET : 边缘触发

　　　　优点： 
　　　　
　　　　　　没有 fd 数量限制，取决于系统内存的大小，一般来说 1GB 就可以有 10W个
　　　　　　内核和用户控件使用同一块内存，mmap技术，没有用户态和内核态之间的拷贝，提高效率
　　　　　　无需遍历所有，仅仅只需要遍历已经就绪的 fd 即可
　　　　
　　　　工作原理：

　　　　　　　1　在调用 epoll_create 之后，内核就已经创建了一个 eventpoll 红黑树结构体，一个 list 双向链表，在内核态准备接受存储需要监控的 fd。

　　　　　　　2　在调用 epoll_ctr 之后，直接向内核态的 eventpoll 进行 add/mod/del 对应的 fd，对于新添加进来的 fd，

　　　　　　　　　　重复的 fd 可以通过 eventpoll 红黑树识别出来，而不需要再次从用户态拷贝到内核态这个过程

　　　　　　　3　同时 epoll 还维护了一个双向的 list 链表, 在epoll_ctr执行的时候，除了会向eventpoll 红黑树添加修改外，

　　　　　　　　还会在内核中断函数处理程序中注册一个回调函数，告诉内核，当这个 fd 就绪之后，将他放到 list 里面去。

　　　　　　　4 在 epoll_wait 调用的时候，就是观察这个双向 list 是否有数据，有就直接处理即可

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本地套接字
　　linux 文件
　　　　b (块设备文件)　　c（字符设备文件）　　d（目录）
　　　　- （普通文件）　　l（链接）　　　　　　s（套接字）
　　　　p（管道）
　　作用 ：用于本地不同的程序间进行通信
　　创建流程 ：
　　　　1 创建本地套接字
　　　　　　sockfd = socket(socket.AF_UNIX,socket.SOCK_STREAM)
　　　　2 绑定本地套接字文件
　　　　　　* 选定文件位置和名称
　　　　　　* sockfd.bind(path)
　　　　3 监听 listen()
　　　　4 消息收发 recv() send()
　　　  os.path.exists(path)
　　　　　　功能 ： 检测一个文件是否存在
　　　　　　参数 ：文件路径
　　　　　　返回　：　存在返回 True 否则返回False
　　　　删除文件：
　　　　　　os.remove(path) os.unlink(path)
　　　　　　　　功能 ：删除一个文件
　　　　　　　　参数 ：目标文件