swoole学习第七讲（学习swoole需要掌握的知识）

轮询、长轮询、长连接、单工、全双工、半双工区别

• 轮询：客户端发送request请求，服务端回应response响应，连接关闭，循环往复
• 长轮询：客户端发送request请求并设置较长的超时时间，服务端在一段时间内查询（比如循环10此，每次循环sleep 1s），该请求10秒后返回，如果在这段时间内查询到，服务器将立即返回，客户端重新发起新的请求
• 长连接：双方建立起连接不断开，如果有新的数据需要传输，则直接复用这个连接，无需再建立一个新的连接
• 短连接： 双方建立连接后，数据传输完就断开，如果需要继续发送数据，则还需要继续建立新的连接
• 单工：一方只能发信息，另一方则只能收信息，通信是单向的。
• 半双工：双方都能发信息，但同一时间则只能一方发信息。
• 全双工：双工在同一时间可以互相发送消息

socket、websocket、http之间的关系

TCP/IP分层模型

• socket: 是位于应用层和传输控制层（tcp/ip层）之间的一层抽象出来的接口（interface），接口如果想要被人使用那么需要具体的实现类（class）去实现, socket适用于多种网络协议，主流的就是tcp/ip，我们按照socket接口规范实现对tcp/ip协议的封装，我们把这种规范叫做socket
• websocket and http

差异	websocket	http
数据传输方式	双工	单工
消息模式	request/response	bi-direction(双向)
服务器推技术	天生不支持 依靠长轮询或流技术实现	默认支持
开销	每个请求开销适中	建立连接开销适中 后续发送消息最小化开销
连接方式	长连接（协议本身实现）	http1.0短连接/http1.1长连接 利用的是tcp/ip层面实现的长连接）
媒介/优势 缓存	不可能支持	核心特性
基于协议	TCP/IP	TCP/IP
通信模型	socket	socket
协议层次	应用层协议	应用层协议
可靠性	可靠	可靠
依赖关系	依赖http协议 靠http头转换为websocket协议	不依赖
适用场景	实时性高	不需要实施更新/高度可缓存
支持范围	广泛支持	现代语言、客户端

http/websocket 它们之间的关系

更多场景参考：https://cs.xieyonghui.com/architecture/65.html

并行、并发、同步、异步、阻塞、非阻塞、进程、线程、CPU核心之间的关系

• CPU核心：是指物理上，也就是硬件上存在着几个核心。比如，双核就是包括2个相对独立的CPU核心单元组，四核就包含4个相对独立的CPU核心单元组。
• 进程：是并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位，是一个动态概念，竞争计算机系统资源的基本单位。
• 线程：是进程的一个执行单元，是进程内科调度实体。比进程更小的独立运行的基本单位。线程也被称为轻量级进程。
  进程、线程关系
• 并行：同一时刻（比如3:00这一个时刻）执行多个任务，比如我们的电脑是4核心的，最少同时可以支持4个线程同时运行（intel超线程技术一个核心可以模拟多个线程）
• 并发： 一段时间内（比如3:00~~4:00）执行多个任务，同一时刻只有一个任务在执行，只是因为CPU执行太快了，我们没有感觉到
• 同步IO：同步IO整个过程进程（Process）会被阻塞，直到内核（Kernel）同步IO操作被完成，内核（Kernel）返回执行结果，进程（Process）解除阻塞
• 异步IO：异步IO整个过程进程（Process）不会被阻塞，当内核执行IO任务完成时，内核（Kernel）会主动发送完成回调（信号）给进程（Process），告诉进程（Process）执行完了，期间IO任务靠内核（Kernel）来完成，和进程（Process）没有关系
• 阻塞IO：阻塞IO整个过程进程（Process）会被阻塞，直到内核（Kernel）阻塞IO操作被完成，内核（Kernel）返回执行结果，进程（Process）解除阻塞
• 非阻塞IO：非阻塞IO只有当内核（Kernel）执行真正的IO操作时才会被阻塞，在执行非IO操作时并不会阻塞IO，执行IO操作是靠进程（Process）不断的去询问，最终内核（kernel）去执行，等待IO完成后一并返回给进程（Process）执行结果，解除进程（Process）阻塞

阻塞/非阻塞侧重说明IO过程中进程的状态，同步/异步侧重说IO完成后进程获取结果的一个方式

办港台通行证可以去出入境大厅办，也可以在网上办，办完后直接寄给你。

• 异步IO（网上办）：网上填好资料，其他的你就不用管了，该干嘛干嘛。直到收到通行证。OK，你现在可以去香港澳门嗨了。
• 大厅办，又可以分两种情况：
• 阻塞IO（排队等候）：在排队的过程中你不能跑去做其他事情了吧。直到排到你了，你就和办证的美女姐姐完成办证过程，这个过程你也是离开不了。
• 非阻塞IO（叫号等候）：人民政府觉得办证要人性化，所以采用了叫号机制。你拿了号以后，可以在大厅中呆着时不时看看大屏幕是不是排到你了，或者出去抽根烟逛个街看个美女，再回来看看是不是排到你了。直到排到你了，你就需要到窗口完成办证过程了。
• IO多路复用（雇人排队）： 假设有一个人只要给他钱，他就可以拿着你的号替你排队，但是办证过程需要你本人。所以排到你的号了，他就打个电话叫你回来办。这样你就可以同时帮你爸妈三姑六婆等等办通行证一起办了。这就是IO多路复用了，你街也逛得爽了，美女也看够了，还能同时办多个通行证，这过程简直爽呆。但就是需要另外付给号阪机构钱，开销比自己排队多了。
• 所以上面几种方式中，异步IO最省事，IO多路复用也挺好用的，只不过多了一次系统调用的（select/poll/epoll）开销。
• 详细参考https://blog.csdn.net/historyasamirror/article/details/5778378

为什么有HttpServer、WebSocketServer、TcpServer、UdpServer，它们之间的关系是什么，该选择什么？

HttpServer：应用层协议，对传输层协议在封装，遵循http协议
WebSocketServer: 应用层协议，对传输层协议在封装，基于http协议，遵循websocket协议
TcpServer 传输层协议
UdpServer: 传输层协议
如下图，顶层为应用层，中间通过socket抽象层关联到传输层

总结：Http/websocket协议是基于传输层tcp/udp协议实现的传输层协议，更加方便开发人员使用，应用层协议能实现的，通过传输层协议也能实现，在以快速实现功能的前提下，当让挑最简单的来使用了，如果你不想加班的话。同理，这些server是相应协议的实现，websocket支持长连接，http不支持长连接，根据对应的业务选择相应的server

• 举个例子
  TCP实现了Socket接口，而TCP是面向stream传输的，直接用Socket容易出问题，比如粘包问题。WebSocket是一个应用层协议，更抽象，不需要考虑这些问题。所以当然可以直接用Socket实现长连接，不过仍然需要实现自己的上层协议来处理分包，比较麻烦，不如直接用WebSocket。自己的客户端使用自己的私有协议还行，但浏览器的话更需要一个统一的应用层协议，所以WebSocket就出现了。

IO/CPU之间的关系

• 计算机硬件上CPU通过DMA来访问磁盘等IO，也就是请求发出后，CPU就不再管了，直到DMA处理器完成任务，再通过中断告诉CPU完成了。所以，单独的一个IO时间，对CPU的占用是很少的，阻塞了就更不会占用CPU了，因为程序都不继续运行了，CPU时间交给其它线程和进程了。虽然IO不会占用大量的CPU时间，但是非常频繁的IO还是会非常浪费CPU时间的，所以面对大量IO的任务，有时候是需要算法来合并IO，或者通过cache来缓解IO压力的。

总结：在涉及到IO操作时，CPU是只管发IO指令的，具体的读取、并将读到的信息处理是硬盘自己自己来实现的，DMA是跑腿的

协程

• 协程：协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制。协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈，直接操作栈则基本没有内核切换的开销，可以不加锁的访问全局变量，所以上下文的切换非常快。总结下来相当于实现了一个内核调度器，这个内核调度器在操作系统层面上是抢占式的，但是协程所实现的调度器是协同式。

众所周知swoole和go都实现了协程，但是两者之间还是有些不同的，详见swoole官网介绍 https://wiki.swoole.com/wiki/version/?id=1018&version=5

在编程中，会遇到IO密集型和CPU密集型这两种情况
swoole为什么线程安全：swoole一个进程下同时只有一个线程在执行任务，当任务类型为CPU密集型时，因为只有一个线程，所以在操作堆（heap）数据时不需要使用锁，go语言时多线程，操作堆（heap）数据时多个线程需要加锁，由于swoole设计的原因，所以时线程安全的，但是执行IO密集操作这又是另一回事了，需要为了保证数据的一致性，还是要加锁，比如数据库的行锁等。