8.1、四種的I/O模型

在作業系統中，程序無法直接操作I/O裝置，其必須通過系統呼叫請求kernel來協助完成I/O動作，而核心會為每個I/O裝置維護一個buffer。程序與I/O之間的通訊模型如圖所示。

對於輸入而言，等待(wait)資料輸入至buffer需要時間，而從buffer複製(copy)資料至程序也需要時間。根據呼叫者與被呼叫者的不同就有四種I/0模型。

8.2、五種網路服務I/0模型

根據等待模式不同，I/O動作可分為五種模式：

同步阻塞：程序會一直阻塞，直到資料拷貝完成。

同步非阻塞：非阻塞IO通過程序反覆呼叫IO函式（多次系統呼叫，並馬上返回）；在資料拷貝的過程中，程序是阻塞的。

I/O 複用：主要是select和epoll；對一個IO埠，兩次呼叫，兩次返回，比阻塞IO並沒有什麼優越性；關鍵是能實現同時對多個IO埠進行監聽。

非同步IO：資料拷貝的時候程序無需阻塞。

訊號驅動：兩次呼叫，兩次返回。

五種IO模型的比較：

8.3、select/poll/epoll

select

本質上是通過設定或者檢查存放fd標誌位的資料結構來進行下一步處理，但是單個程序可監視的fd數量被限制，即能監聽埠的大小有限。對socket進行掃描時是線性掃描，即採用輪詢的方法，效率較低，需要維護一個用來存放大量fd的資料結構，這樣會使得使用者空間和核心空間在傳遞該結構時複製開銷大。

#cat/proc/sys/fs/file-max#檢視可監聽fd的數量

poll

本質上和select沒有區別，它將使用者傳入的陣列拷貝到核心空間，然後查詢每個fd對應的裝置狀態，其沒有最大連線數的限制，原因是它是基於連結串列來儲存的，但是同樣有一個缺點：大量的fd的陣列被整體複製於使用者態和核心地址空間之間，而不管這樣的複製是不是有意。 poll還有一個特點是“水平觸發”，如果報告了fd後，沒有被處理，那麼下次poll時會再次報告該fd。

epoll

支援水平觸發和邊緣觸發，最大的特點在於邊緣觸發，它只告訴程序哪些fd剛剛變為就需態，並且只會通知一次。 使用“事件”的就緒通知方式，通過epoll_ctl註冊fd，一旦該fd就緒，核心就會採用類似callback的回撥機制來啟用該fd，epoll_wait便可以收到通知。

其優點是沒有最大併發連線的限制：能開啟的FD的上限遠大於1024(1G的記憶體上能監聽約10萬個埠)效率提升：非輪詢的方式，不會隨著FD數目的增加而效率下降；只有活躍可用的FD才會呼叫callback函式，即epoll最大的優點就在於它只管理“活躍”的連線，而跟連線總數無關。使用記憶體拷貝方式，利用mmap()檔案對映記憶體加速與核心空間的訊息傳遞；即epoll使用mmap減少複製開銷。

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