漫谈五种IO模型(主讲IO多路复用)

2019-07-05  本文已影响0人  一川烟草i蓑衣

先让我们理清楚五种IO模型:

1.阻塞I/O模型

老李去火车站买票,排队三天买到一张退票。

耗费:在车站吃喝拉撒睡 3天,其他事一件没干。

2.非阻塞I/O模型

老李去火车站买票,隔12小时去火车站问有没有退票,三天后买到一张票。耗费:往返车站6次,路上6小时,其他时间做了好多事。

3.I/O复用模型

1.select/poll

老李去火车站买票,委托黄牛,然后每隔6小时电话黄牛询问,黄牛三天内买到票,然后老李去火车站交钱领票。

耗费:往返车站2次,路上2小时,黄牛手续费100元,打电话17次

2.epoll

老李去火车站买票,委托黄牛,黄牛买到后即通知老李去领,然后老李去火车站交钱领票。

耗费:往返车站2次,路上2小时,黄牛手续费100元,无需打电话

4.信号驱动I/O模型

老李去火车站买票,给售票员留下电话,有票后,售票员电话通知老李,然后老李去火车站交钱领票。

耗费:往返车站2次,路上2小时,免黄牛费100元,无需打电话

5.异步I/O模型

老李去火车站买票,给售票员留下电话,有票后,售票员电话通知老李并快递送票上门。

耗费:往返车站1次,路上1小时,免黄牛费100元,无需打电话

1. I/O多路复用

1.1 它的形成原因

如果一个I/O流进来,我们就开启一个进程处理这个I/O流。那么假设现在有一百万个I/O流进来,那我们就需要开启一百万个进程一一对应处理这些I/O流(——这就是传统意义下的多进程并发处理)。思考一下,一百万个进程,你的CPU占有率会多高,这个实现方式及其的不合理。所以人们提出了I/O多路复用这个模型,一个线程,通过记录I/O流的状态来同时管理多个I/O,可以提高服务器的吞吐能力

1.2 通过它的英文单词来理解一下I/O多路复用

I/O multiplexing 也就是我们所说的I/O多路复用,但是这个翻译真的很不生动,所以我更喜欢将它拆开,变成I/O multi plexing

multi意味着多,而plex意味着丛(丛:聚集,许多事物凑在一起。),那么字面上来看I/O multiplexing 就是将多个I/O凑在一起。就像下面这张图的前半部分一样,中间的那条线就是我们的单个线程,它通过记录传入的每一个I/O流的状态来同时管理多个IO。

1

1.3 I/O多路复用的实现

2

我们来分析一下上面这张图

当进程调用select,进程就会被阻塞

此时内核会监视所有select负责的的socket,当socket的数据准备好后,就立即返回。

进程再调用read操作,数据就会从内核拷贝到进程。

其实多路复用的实现有多种方式:select、poll、epoll

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