为何httpd的event模块比worker更优秀

原创：花括号MC(微信公众号：huakuohao-mc)。关注JAVA基础编程及大数据，注重经验分享及我的成长。

为何httpd的Event模块比worker更优秀？简单的说是由于event模块采用epoll方式，而worker模块采用select方式。

那么为何epoll就比select优秀？你们常说的epoll跟select又是个什么东西?

背景知识1-操做系统

操做系统分为用户空间 跟内核空间。httpd ,tomcat以及JVM都是用户空间的进程。若是想读取磁盘上的一个文件，大概流程是这个样子的。用户空间进程首先发起系统调用，操做系统经过驱动程序操做硬件，将磁盘上的数据加载到内核空间，而后从内核空间复制到用户空间，这个时候用户进程就能够操做数据了。

将数据从磁盘或网络设备复制到内核空间的过程称为数据准备阶段，将数据从内核空间复制到用户空间的过程称为数据复制阶段。数据准备阶段通常不须要CPU参与，而数据复制阶段是须要CPU参与的。

以下图所示

背景知识2-I/O模型

linux把一切都看作文件，因此网络链接(socket)也是文件。对文件的操做须要一个文件描述符(file descriptor)；而对文件的操做，本质上就是对I/O的操做。

I/O模型大概分为以下几种。

阻塞IO(Blocking I/O）

用户进程发起系统调用，检查内核空间是否有数据，没有数据则从硬盘将数据拷贝到内核空间，这个过程就是上面提到的数据准备阶段，而后将内核空间的数据在拷贝到用户空间中，这个过程是数据复制阶段。这个时候用户进程开始处理数据。 一图胜千言。

阻塞I/O在数据准备和数据复制两个阶段都被阻塞。这个模型最大的优势就是简单。而最大的问题就是处理的文件数变多以后，须要产生大量的进(线)程。Java的BIO采用的就是该模型。

非阻塞I/O(Non-Blocking I/O)

非阻塞I/O指的是数据准备阶段不会形成阻塞，而是处于不断的轮询的状态，若是没有数据，则返回EWOULDBLOCK，有数据以后，进行数据复制操做，数据复制阶段进程处于阻塞状态。 一图胜千言。

这种模式通常不会单独使用，可是这种模式成就了下面要介绍的I/O复用模型。

I/O复用(I/O Multiplexing)

咳咳，重点来了。操做系统帮咱们实现了非阻塞I/O模型中，数据准备阶段的轮询操做。内核提供了三个系统调用函数来监控文件是否就绪的状态，分别是select, poll, epoll。所谓的多路复用就是能够同时监控多个文件描述符。任意一个文件描述符就绪就开始处理。 一图胜千言。

信号驱动式(Signal-Driven IO)

用的很少，了解一下就好。首先发起一个信号处理的系统调用，如sigaction()，这个系统调用会当即返回。数据在准备好时，会发送SIGIO信号，进程收到这个信号就知道数据准备好了，因而发起操做数据的系统调用，如read()。在发起信号处理的系统调用后，进程不会被阻塞，可是在read()将数据从内核空间复制到用户空间时，进程是被阻塞的。 一图胜千言。

异步I/O(Asynchronous I/O)

当设置为异步I/O模型时，首先发起异步系统调用，如aio_read()，aio_write()等，并当即返回。这个异步系统调用告诉内核，不只要准备好数据，还要把数据复制到用户空间中。整个过程都不会被阻塞。 一图胜千言。

I/O总结：

上面说了那么多I/O，估计都被我忽悠晕了，一下子阻塞非阻塞，一下子同步异步的。 简单总结一下，阻塞I/O、非阻塞I/O、I/O复用、信号驱动都是同步I/O模型。只有异步I/O模型才是异步操做。

一图胜千言。

为何是多路复用IO

多路I/O复用的关键优点在于，它能够一个线程管理多个socket的状态。Apache的httpd以及Nginx，还有Redis都是得意于此种I/O模型。

给你们举个小例子，这样你们理解起来可能就更形象了。 饭店服务员在有顾客进来的时候，把顾客迎进来，而后站在顾客旁边，等着点菜。点完菜交给厨师。这期间服务员什么都作不了。这就是阻塞I/O。若是想同时服务多个顾客就须要多个服务员。服务员至关于进程，进程多了耗费硬件资源不说，管理这些进程的上下文切换也很费事。 若是服务员只负责把顾客迎进来，等顾客点好菜以后，本身告诉服务员，那么服务员的效率将大大提升。一个服务员就能够同时服务不少顾客了。这就是I/O复用模式。就问你厉害不厉害。

select与epoll

select()函数是最早被Linux支持的多路复用I/O函数。可是select()函数最多只支持1024个链接，若是监控的链接有数据到达，select()函数只会告诉你有数据准备好了，至于哪些socket有数据了，须要本身去遍历。若是链接数少还能够，数据量一大，这酸爽！并且仍是非线程安全。

poll()函数在1997年被实现，其实跟select()工做方式相似，主要修改了1024这个限制。估计你们认为当时的服务器硬件水平撑1K多个链接已经很厉害了，因此就没有在性能方面作进一步优化，一样仍是非线成安全的。

epoll()函数是2002年实现的，也就是说linux2.6以前的版本用不了。epoll函数改变的挺多，首先变成线程安全了，一样也没有最大链接数限制了。并且采用回调函数的方式处理连接，哪一个连接有数据了处理哪一个连接，不再用去轮询了。这就是Reactor编程。同时epoll()很好的解决了著名的C10K问题(即单机支持1万个并发链接问题)。

这里有一份性能测试对比图。你们能够感觉一下。

结束

这就是为何event比worker优秀了。注意event是在httpd的2.4版本以后才变得稳定的，以前是实验版本。同时须要操做系统内核是Linux2.6以上的版本才可使用。

·END·
 

花括号MC

Java·大数据·我的成长

微信号：huakuohao-mc