NIO学习笔记，从Linux IO演化模型到Netty—— 从BIO到epoll模型

本文不涉及具体代码，只分析Linux IO演化的心路历程，学习资料来源网络，不保证必定正确，如有错误，欢迎指出。

 

BIO

 

 服务端建立socket（80端口），文件描述符3号。

当线程调用accept时，阻塞等待3 fd链接就绪。

网卡（80端口）收到数据，将数据写入内存，向cpu发出中断信号，内核得知3 fd有新数据，cpu调用中断程序响应中断。

线程唤醒，文件描述符为4号的socket，这时候就要新建线程T1去循环read（阻塞） 4fd了，由于主线程要负责链接。

弊端：一个线程处理一个链接，当有大量短链接的时候，就会有大量线程新建和消亡，频繁地状态切换，耗费大量资源。不过适用于长链接，且每一个链接有大量数据交互的状况。

 

是否是可让一个线程去处理多个链接呢？这样的入口点在哪里呢？

答曰：在read非阻塞，线程read 4fd，没有数据，那就去read 5fd，这样循环遍历。

因而有了非阻塞式IO

 

 如今是能够一个线程处理多个链接了，可是又出现了新的问题。

1.当有大量有效链接时（指由数据要交互），一个线程要read 4fd，接着read 5fd，这样处理不及时。

2.当有大量无效链接时，一个线程频繁的read（系统调用），意味着要频繁的从用户态切换到内核态，这也耗费大量资源。

 

是否是能够减小read的调用次数呢？等到真的有数据来的时候再read。

因而有了IO多路复用的select模型

 

 线程调用select，把要监听的socket和对应的期待事件告诉内核，而后阻塞在全部的fd上，当内核发现有事件发生时，再唤醒对应fd上的线程，然后线程就能够去read。

可是，线程只知道监听的全部socket上，某些有数据，殊不知道是哪一个，因此要挨个遍历（每一个socket是非阻塞的）。当有大量无效链接时，这一轮当中依然有 不少无效的read。

处理完一轮以后，进入到下一轮的select，而每一轮的select都要把要监听的socket的fd传给内核，数目一大，这成本也很高。

基于这两方面缘由，select的上限设定为1024。（poll模型基本与select同样，只是有少许改进，如不限数量（仍然受限于物理），将略过）

 

其实fd传一次就够了吧？之后的每一次都是在上一次的基础上，要新增就新增，要减掉就减掉，不然要监听仍是和上一次同样。

是否是能够省去无效的read呢？要是我醒来以后，要read的每个socket都是有效的就行了！

因而有了IO多路复用的epoll模型

 

  epoll_create()获得一个5号epfd指向的是一个mmap共享空间（有关mmap，零拷贝的内容在下一篇讲解）。

接着获得一个7号fd的socket（NONBLOCK），经过epoll_ctl将它加到5号epfd的红黑树上。之后每一次要加，就经过调用这个函数加，文件描述符只用传一次。

epoll_wait(5)线程在eventpoll上阻塞等待（能够设置超时参数）。

当数据到来，5 epfd的红黑树上有事件发生时，中断程序将会把发生事件的socket加到rdlist这个双向链表中，而后唤醒5 epfd中eventpoll等待队列中的线程。

线程唤醒后就能够有效地遍历双向链表了。

epoll_wait的时候设置水平触发或者边缘触发

event.events = EPOLLIN | EPOLLET;//边缘触发，当有新数据到来时触发，若上一次没有读完，需等到下一次有新数据来。Netty中为边缘触发

event.events = EPOLLIN; // LT是默认模式，当socket中有数据（多是上一次遗留），epoll_wait便可返回。jdk nio中为水平触发