Netty学习第三章 Linux网络编程使用的I/O模型

一、同步阻塞IO：blocking IO(BIO)

　　

1.过程分析：

　　当进程进行系统调用时，内核就会去准备数据，当数据准备好后就复制数据到内核缓冲器，复制完成后将数据拷贝到用户进程内存，整个过程都是阻塞的。

2.特点：

　　优点：能及时响应数据

　　缺点：因为整个过程都是阻塞的，所以高并发下性能非常差

二、同步非阻塞IO:nonblocking IO(NIO)

　　

1.过程分析：

　　当进程调用系统时，会立即返回error，当用户知道返回的是error后就知道数据没有准备好，此时进程进行等待，这一个过程是非阻塞的，因此可以有多个调用请求。当请求来到时，内核会去准备数据，就和BIO的模式一样，当数据准备好后，复制给用户进程内存，这一个过程是阻塞的，但是用户进程会一直去轮询判断数据是否已经准备好了。

2.特点：

　　优点：能够在数据处理好之前去做其他的事情

　　缺点：性能还是很差，第一需要不断去判断数据是否准备好了；第二在拷贝数据这个过程中，进程依旧是阻塞的；第三因为是轮询去找数据，所以数据会有延迟

三、IO多路复用

　　

1.定义：

　　所谓的IO多路复用指的就是一个或多个线程处理多个TCP连接。

2.网络模型：

　　IO多路复用的网络模型有三种：

　　①select模型：

　　调用select函数时会阻塞住进程，等有数据可读、可写、出异常或者超时就会返回。select函数正常返回后，通过遍历fdset整个数组才能发现那些句柄发生了事件，来找到就绪的fd进行相应的IO操作。

　　优点：所有平台都能够使用这种模型。

　　缺点：

　　⑴ select函数采用轮询的方式扫描文件，如果fd多的话，性能就会很差。

　　⑵ 每次调用select函数，需要把fd集合从用户拷贝到内核中

　　⑶ 最大缺陷是单个进程打开的fd有限制的（1G的内存大概有10万个句柄）

　　②poll模型：

　　这个模型和select模型一样，最大的区别就是poll没有最大文件描述符（fd）的限制

　　③epoll模型

　　这个模型是在Linux2.6内核中正式加入的：对比select模型，epoll没有描述符限制，用户拷贝到内核的数据只需使用一次事件通知，通过epoll_ctl函数注册fd，一旦fd就绪，内核就会采用callback的回调机制来激活对应的fd。

　　我们主要了解下它的工作函数：

　　epoll_create:这个函数是用来创建一个epoll句柄，创建完成后epoll就会占用一个fd，这个函数返回的是一个epoll对象

　　epoll_ctl:在epoll对象里添加删除对应的fd，并绑定一个callback函数

　　epoll_wait:判断并成对应的IO操作

　　epoll模型的特点：

　　⑴ 没有fd限制

　　⑵ 效率高，因为使用的是回调通知机制，不会随着fd的增加而降低性能

　　⑶ 用户和内核采用同一块内存实现回调

四、信号驱动

1.过程分析：

　　这种模型与NIO类似，在第一个阶段进程发起请求时两个模型都是一样的，是非阻塞的，区别在于第二阶段：在信号驱动模型中，当内核准备好数据后会自动通知用户进程，进程收到通知后会自动去内核拷贝数据。

五、异步IO：asynchronous  IO(AIO)

　　

1.过程分析：

　　用户进程在系统调用后，就能够去继续做其他的事情，数据的第一、第二阶段都不是阻塞的，当数据准备好后。内核会自动通知用户来拷贝数据。

2.特点：

　　读写操作都交给了内存来处理，用户只需要等待通知来获取就行。