流

• 可以进行IO（input输入、output输出）操作的内核对象；
• 如文件、管道、socket…
• 流的入口是fd (file descriptor)；

IO模型

• 阻塞IO， 一直等待，不占用资源；无法同时处理多个任务；

流程图

• 非阻塞IO， 忙轮询，占用CPU；

• IO多路复用，多个IO复用一个进程/线程，既可以阻塞等待不占用资源，又可以同时并发处理多个任务；

  • linux 支持select， poll， epoll

• 异步IO;
   

阻塞IO

 

非阻塞IO

• 忙轮询，占用CPU；
• 性能不如阻塞IO；
• 代码流程，不停地 遍历所有的fd，查看是否就绪；
  

 

IO多路复用

多个IO复用一个进程/线程，既可以阻塞等待不占用资源，又可以同时并发处理多个任务；

• select
  • 最大连接数默认1024；
  • 两次拷贝，先将所有的fd 从用户空间拷贝到内核空间，由内核监控是否有fd就绪（可读或可写），也就是有网络事件发生；一旦有fd就绪，则遍历所有的fd集合，找到对应的fd并将其 标记为就绪态（可读、可写），然后将所有的fd（fd集合）从内核空间拷贝到用户空间，用户进程内遍历所有的fd，找出就绪的从进行读写；
  • 两次遍历；
  • 并发量大时，性能下降；
  • 代码流程：
    
• poll，与select 没有本质的区别，只是连接数比select多；
• epoll，高性能的IO多路复用
  • 连接数更大，上限为进程的最大连接数；
  • 内核中采用红黑树结构，可高效地增删改，仅返回就绪的fd；
  • 将就绪的fd拷贝给用户进程，避免无用的遍历；
  • 适合并发量大的场景，可以解决C10K问题（单台服务器并发1w）
    

 

异步IO

 

网络IO模型

socket网络通信