阻塞IO、非阻塞IO和IO多路用

1、一.阻塞I/O首先，要从你常用的10操作谈起，比如read和write,通常10操作 都是阻塞1/0的，也就是说当你调用read时，如果没有数据收到，那么 线程或者进程就会被挂起，直到收到数据。阻塞的意:思，就是一直等着。 阻塞I/O就是等着数据过来，进行读写操作。应用的函数进行调用，但是 内核一直没有返回，就一直等着。应用的函数长时间处于等待结果的状 态，我们就称为阻塞I/O。每个应用都得等着，每个应用都在等着，浪费 啊！很像现实中的悄况。大家都不干活，等着数据过来，过来工作一下， 没有的话继续等着。appikativnkcmdrccvtronno dabgrjm nZymH fur 3pn

2、Ko blocks incM to recvfroto*dlAt.igr.wti w-3dypy datagrjfncopy djta from kernel to usrrrtumOKwpy compklcprocizdkUdghmi二.非阻塞I/O或ioct 1 (Unix)设为非阻非阻塞10很简单，通过fcntl (POSIX)塞模式，这时，当你调用read时，如果有数据收到，就返回数据，如果 没有数据收到，就立刻返回一个错误，如EWOULDBLOCKo这样是不会阻塞 线程了，但是你还是要不断的轮询来读取或写入。相当于你去査看有没有 数据，告诉你没有，过一会再来吧！应用过一会再来问，有没

3、有数据？没 有数据，会有一个返回。但是依旧很不好。应用必须得过一会来一下，问 问内核有木有数据啊。这和现实很像啊！好多悄况都得去某些地方问问好 了没有？木有，明天再过来。明天，好了木有？木有，后天再过krmrl来忙碌的应用。ap pliuiionvacvfrMr如proc0 repratilly (olte rcvfroat zMh* 仙 onOK reUirn (polling)rccvfromrecv?rodaMgruiisvMem callgwevLssgeicsv(vm callBWgtfL5&gCK為、Mem callBWCVLS&SgKvtvm callno 占血gMin fvad

4、ydjtjgram readyvppy dalngramcopy dm, frvm kenw-I to userreturn CKmpy torn pic忖三、I/O多路复用多路复用是指使用一个线程来检查多个文件描述符状态，比如调用select和poll函数，传入多个文件描述符(Fil eDescript ion简称FD)如果有一个文件描述符(FileDescription)就绪，则返回，否则阻塞直到超时。得到就绪状态 后进行真正的操作可以在同一个线程里执行，也可以启动线程执行(比如 使用线程池)。就是派一个代表，同时监听多个文件描述符是否有数据到 来。等着等着，如有有数据，就告诉某某你的数据

5、来啦！(Socket)的就绪赶紧来处理吧。jppllcjtionkrmtlselectnodjtdgrjTn readypiKxxg bkxbi ill vdLl lose-lecc, waiH 呷 for w W fMiM4bly nuny Mxfcets Io beconwecvCrooreUtm wLiWc妙利em GilluM*rreturn OKIcopy compleWjxwrw但是进行了改四.多路复用的三种方式(都是上面的I/O的多路复用, 进)1、selectsocket 0lOdlOFO ZER 0IteEen Cl I11每次调用select 0都需要把fd（文件描述符）从

6、用户态拷贝到内核 态，开销比较大2 每次都需要在内核遍历传入的fd （文件描述符）3 select支持文件数量比较小，默认是10242、pollpoll的实现和select非常相似，只是描述fd集合的方式不同，poll 使用pollfd结构而不是select的fd_set结构，支持的文件数量比较 多，不仅仅是10243、epollselect/poll只提供了一个函数，selct/poll函数，但是epoH 下 子就提供了 3个函数，真是人多力量大，难怪这么强，如下3个函数： epoll_create, epoll_ctl 和 epoll_wait, epoll_create 是仓U建一个 e

7、poll句柄；epoll_ctl是注册要监听的事件类型；epoll_wait则是等待 事件的产生。epoll既然是对select和poll的改进，就应该能避免上述的三个缺 点。那epoll都是怎么解决的呢？在此之前，我们先看一下epoll和 select和poll的调用接口上的不同，select和poll都只提供了一个函 数select或者poll函数。而epoll提供了三个函数，epoll_create, epoll_ct 1 和 epoll_wait epoll_create 是创建一个 epoll句柄；epoll_ctl是注册要监听的事件类型；epoll_wait则是等待事件的产生。对于

8、第一个缺点，epoll的解决方案在epoll_ct 1函数中。每次注册 新的事件到epoll句柄中时（在epoll_ct 1中指定EPOLL_CTL_ADD）,会 把所有的fd拷贝进内核，而不是在epoll_wait的时候重复拷贝。epoll 保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。对于第二个缺点，epoll的解决方案不像select或poll 一样每次都 把current轮流加入fd对应的设备等待队列中，而只在epoll_ctl时把 current挂一遍（这一遍必不可少）并为每个fd指定一个回调函数，当设 备就绪，唤醒等待队列上的等待者时，就会调用这个回调函数，而这个回 调函数会把就绪的fd

9、加入一个就绪链表）。epoll_wait的丄作实际上就 是在这个就绪链表中査看有没有就绪的fd （利用schedule_timeout （）实 现睡一会，判断一会的效果，和select实现中的第7步是类似的）对于第三个缺点，epoll没有这个限制，它所支持的FD上限是最大可 以打开文件的数U,这个数字一般远大于204&举个例子，在1GB内存的机 器上大约是10万左右9具体数U可以cat /proc/sys/fs/file-max察看， 一般来说这个数U和系统内存关系很大。总结：1） select, poll实现需要自己不断轮询所有fd集合，直到设备就绪， 期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait 不断轮询就绪链表，期间也可能多次睡眠和唤醒交替，但是它是设备就绪 时，调用回调函数，把就绪fd放入就绪链表中，并唤醒在epoll_wait中 进入睡岷的进程。虽然都要睡眠和交替，但是select和poll在“醒着” 的时候要遍历整个fd集合，而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就 绪链表是否为空就行了，这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来 的性能提升。2） select, pol