IO多路复用的理解/演变过程 _生活百科

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阻塞IO
非阻塞 IO
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epoll
总结一下。
阻塞IO服务端为了处理客户端的连接和请求的数据，写了如下代码。

listenfd = socket();// 打开一个网络通信端口
bind(listenfd);// 绑定
listen(listenfd);// 监听
while(1) {
connfd = accept(listenfd);// 阻塞建立连接
int n = read(connfd, buf);// 阻塞读数据
doSomeThing(buf);// 利用读到的数据做些什么
close(connfd);// 关闭连接，循环等待下一个连接
}

这段代码会执行得磕磕绊绊，就像这样。

文章插图
可以看到，服务端的线程阻塞在了两个地方，一个是 accept 函数，一个是 read 函数。
如果再把 read 函数的细节展开，我们会发现其阻塞在了两个阶段。

文章插图
这就是传统的阻塞 IO 。
整体流程如下图。

文章插图
所以，如果这个连接的客户端一直不发数据，那么服务端线程将会一直阻塞在 read 函数上不返回，也无法接受其他客户端连接。
这肯定是不行的。
非阻塞 IO为了解决上面的问题，其关键在于改造这个 read 函数。
有一种聪明的办法是，每次都创建一个新的进程或线程，去调用 read 函数，并做业务处理。

while(1) {
connfd = accept(listenfd);// 阻塞建立连接
pthread_create（doWork);// 创建一个新的线程
}
void doWork() {
int n = read(connfd, buf);// 阻塞读数据
doSomeThing(buf);// 利用读到的数据做些什么
close(connfd);// 关闭连接，循环等待下一个连接
}

这样，当给一个客户端建立好连接后，就可以立刻等待新的客户端连接，而不用阻塞在原客户端的 read 请求上。

文章插图
不过，这不叫非阻塞 IO，只不过用了多线程的手段使得主线程没有卡在 read 函数上不往下走罢了。操作系统为我们提供的 read 函数仍然是阻塞的。
所以真正的非阻塞 IO，不能是通过我们用户层的小把戏，而是要恳请操作系统为我们提供一个非阻塞的 read 函数。
这个 read 函数的效果是，如果没有数据到达时（到达网卡并拷贝到了内核缓冲区），立刻返回一个错误值（-1），而不是阻塞地等待。
操作系统提供了这样的功能，只需要在调用 read 前，将文件描述符设置为非阻塞即可。

fcntl(connfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
int n = read(connfd, buffer) != SUCCESS);

这样，就需要用户线程循环调用 read ，直到返回值不为 -1，再开始处理业务。

文章插图
这里我们注意到一个细节。
非阻塞的 read，指的是在数据到达前，即数据还未到达网卡，或者到达网卡但还没有拷贝到内核缓冲区之前，这个阶段是非阻塞的。
当数据已到达内核缓冲区，此时调用 read 函数仍然是阻塞的，需要等待数据从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区，才能返回。
整体流程如下图

文章插图
也就是说这不是真正意义上的非阻塞IO 。
IO 多路复用
为每个客户端创建一个线程，服务器端的线程资源很容易被耗光。

文章插图
当然还有个聪明的办法，我们可以每 accept 一个客户端连接后，将这个文件描述符（connfd）放到一个数组里。
fdlist.add(connfd);然后弄一个新的线程去不断遍历这个数组，调用每一个元素的非阻塞 read 方法。

while(1) {
for(fd <-- fdlist) {
if(read(fd) != -1) {
doSomeThing();
}
}
}

这样，我们就成功用一个线程处理了多个客户端连接。

IO多路复用的理解/演变过程

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