本篇部落格主要是講一些基礎，記錄我的學習過程，同時嘗試養成寫部落格的習慣。內容基本來自Netty權威指南加上一丟丟的個人理解。。。。

I/O基礎入門

在jdk1.4以前，java對i/o的支援並不完善，開發人員在開發高效能i/o時會遇到巨大的挑戰與困難，主要問題如下：

• 沒有資料快取區，i/o效能存在問題
• 沒有c或c++中Channel概念，只有輸入輸出流
• 同步阻塞I/O（BIO）會導致通訊執行緒長時間阻塞
• 支援的字符集有限，硬體移植能力差

在java支援非同步i/o之前，高效能服務端開發領域一直被c和c++佔據，java同步i/o一直
被大家所詬病。

Linux網路I/O模型簡介

linux將所有外部裝置都看成檔案來操作，無論是對檔案還是套接字（socket）的讀寫都會返回一個描述符（指向核心中的一個結構體，結構體包括檔案路徑，資料區等屬性）。應用程式要為因特網通訊而建立一個套接字（socket）時，作業系統就返回一個小整數作為描述符（descriptor）來標識這個套接字。然後，應用程式以該描述符作為傳遞引數，通過呼叫函式來完成某種操作（例如通過網路傳送資料或接收輸入的資料）。

當應用程式要建立一個套接字時，作業系統就返回一個小整數作為描述符，應用程式則使用這個描述符來引用該套接字，然後需要I/O請求的應用程式請求作業系統開啟一個檔案。作業系統就建立一個檔案描述符提供給應用程式訪問檔案。從應用程式的角度看，檔案描述符是一個整數，應用程式可以用它來讀寫檔案

根據unix網路程式設計對I/O模型的分類，linux提供了5種I/O模型：

1. 阻塞I/O模型：應用程序被阻塞，直到資料複製到應用程序緩衝區中才返回。應該注意到，在阻塞的過程中，其它程式還可以執行，因此阻塞不意味著整個作業系統都被阻塞。因為其他程式還可以執行，所以不消耗 CPU 時間，這種模型的 CPU 利用率效率會比較高。
2. 非阻塞I/O:應用程序執行系統呼叫之後，核心返回一個錯誤碼。應用程序可以繼續執行，但是需要不斷的執行系統呼叫來獲知 I/O 是否完成，這種方式稱為輪詢（polling）。由於 CPU 要處理更多的系統呼叫，因此這種模型的 CPU 利用率是比較低的。
3. I/O複用：使用 select 或者 poll 等待資料，並且可以等待多個套接字中的任何一個變為可讀。這一過程會被阻塞，當某一個套接字可讀時返回，之後再使用 recvfrom 把資料從核心複製到程序中。它可以讓單個程序具有處理多個 I/O 事件的能力。又被稱為 Event Driven I/O，即事件驅動 I/O。如果一個 Web 伺服器沒有 I/O 複用，那麼每一個 Socket 連線都需要建立一個執行緒去處理。如果同時有幾萬個連線，那麼就需要建立相同數量的執行緒。相比於多程序和多執行緒技術，I/O 複用不需要程序執行緒建立和切換的開銷，系統開銷更小。
4. 訊號驅動I/O模型：應用程序使用 sigaction 系統呼叫，核心立即返回，應用程序可以繼續執行，也就是說等待資料階段應用程序是非阻塞的。核心在資料到達時嚮應用程序傳送 SIGIO 訊號，應用程序收到之後在訊號處理程式中呼叫 recvfrom 將資料從核心複製到應用程序中。相比於非阻塞式 I/O 的輪詢方式，訊號驅動 I/O 的 CPU 利用率更高。
5. 非同步I/O：應用程序執行 aio_read 系統呼叫會立即返回，應用程序可以繼續執行，不會被阻塞，核心會在所有操作完成之後嚮應用程序傳送訊號。非同步 I/O 與訊號驅動 I/O 的區別在於，非同步 I/O 的訊號是通知應用程序 I/O 完成，而訊號驅動 I/O 的訊號是通知應用程序可以開始 I/O。