再談select, iocp, epoll,kqueue及各種I/O複用機制
上篇文章太過幼稚，一派胡言，希望沒有誤導大家。。我也是菜鳥，學習本身就是一個不斷追求真理的過程，希望能諒解：）首先感謝kasicass GG指出錯誤（已經指導我很多次了，非常感謝~~），然後我又查閱了一些資料，再次整理，more seriously and detailedly~
首先，介紹幾種常見的I/O模型及其區別，如下：
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blocking I/O
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nonblocking I/O
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I/O multiplexing (select and poll)
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signal driven I/O (SIGIO)
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asynchronous I/O (the POSIX aio_
functions)
blocking I/O
這個不用多解釋吧，阻塞套接字。下圖是它呼叫過程的圖示：
重點解釋下上圖，下面例子都會講到。首先application呼叫 recvfrom()轉入kernel，注意kernel有2個過程，wait for data和copy data from kernel to user。直到最後copy complete後，recvfrom()才返回。此過程一直是阻塞的。
nonblocking I/O：
與blocking I/O對立的，非阻塞套接字，呼叫過程圖如下：
可以看見，如果直接操作它，那就是個輪詢。。直到核心緩衝區有資料。
I/O multiplexing (select and poll)
最常見的I/O複用模型，select。
select先阻塞，有活動套接字才返回。與blocking I/O相比，select會有兩次系統呼叫，但是select能處理多個套接字。
signal driven I/O (SIGIO)
只有UNIX系統支援，感興趣的課查閱相關資料
與I/O multiplexing (select and poll)相比，它的優勢是，免去了select的阻塞與輪詢，當有活躍套接字時，由註冊的handler處理。
asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)
很少有*nix系統支援，windows的IOCP則是此模型
完全非同步的I/O複用機制，因為縱觀上面其它四種模型，至少都會在由kernel copy data to appliction時阻塞。而該模型是當copy完成後才通知application，可見是純非同步的。好像只有windows的完成埠是這個模型，效率也很出色。
下面是以上五種模型的比較
可以看出，越往後，阻塞越少，理論上效率也是最優。
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5種模型的比較比較清晰了，剩下的就是把select,epoll,iocp,kqueue按號入座那就OK了。
select和iocp分別對應第3種與第5種模型，那麼epoll與kqueue呢？其實也於select屬於同一種模型，只是更高階一些，可以看作有了第4種模型的某些特性，如callback機制。
那麼，為什麼epoll,kqueue比select高階？
答案是，他們無輪詢。因為他們用callback取代了。想想看，當套接字比較多的時候，每次select()都要通過遍歷FD_SETSIZE個Socket來完成排程,不管哪個Socket是活躍的,都遍歷一遍。這會浪費很多CPU時間。如果能給套接字註冊某個回撥函式，當他們活躍時，自動完成相關操作，那就避免了輪詢，這正是epoll與kqueue做的。
windows or *nix （IOCP or kqueue/epoll）？
誠然，Windows的IOCP非常出色，目前很少有支援asynchronous I/O的系統，但是由於其系統本身的侷限性，大型伺服器還是在UNIX下。而且正如上面所述，kqueue/epoll 與 IOCP相比，就是多了一層從核心copy資料到應用層的阻塞，從而不能算作asynchronous I/O類。但是，這層小小的阻塞無足輕重，kqueue與epoll已經做得很優秀了。
提供一致的介面，IO Design Patterns
實際上，不管是哪種模型，都可以抽象一層出來，提供一致的介面，廣為人知的有ACE,Libevent這些，他們都是跨平臺的，而且他們自動選擇最優的I/O複用機制，使用者只需呼叫介面即可。說到這裡又得說說2個設計模式，Reactor and Proactor。有一篇經典文章http://www.artima.com/articles/io_design_patterns.html值得閱讀，Libevent是Reactor模型，ACE提供Proactor模型。實際都是對各種I/O複用機制的封裝。
Java nio包是什麼I/O機制？
我曾天真的認為java nio封裝的是IOCP。。現在可以確定，目前的java本質是select()模型，可以檢查/jre/bin/nio.dll得知。至於java伺服器為什麼效率還不錯。。我也不得而知，可能是設計得比較好吧。。-_-。
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總結一些重點：
- 只有IOCP是asynchronous I/O，其他機制或多或少都會有一點阻塞。
- select低效是因為每次它都需要輪詢。但低效也是相對的，視情況而定，也可通過良好的設計改善
- epoll, kqueue是Reacor模式，IOCP是Proactor模式。
- java nio包是select模型。。
OVER，寫得很累，轉載請註明出處，謝謝！