线程和IO复用模型简述

一、进程&&线程

  1.进程模型

    (1) 单进程模型：一个进程响应多个请求

容易造成请求的阻塞

    (2) 多线程模型：每个进程响应一个请求

进程量大，进切换次数过多

每个进程地址空间独立，很多空间是重复的数据，所以内存使用率低

  2.线程模型(thread)

        LWP：light Weight Process

       在Linux上称为轻量级进程；是进程内部的自运行单位，在Linux上表现形式和进程一样，占用一个端口，但管理方式不同

       多核CPU使用下，线程的优势才能发挥，并行执行线程，更好的分配系统资源，减少切换次数，但需要多线程编程

       线程切换过快会造成线程抖动

    (1) 单进程多线程模型

每个线程响应一个请求，线程间依然切换，但是切换轻量级

同一进程管理下的线程可以共享进程的诸多资源，例如多个用户对同一文件的访问

对内存的需求较之进程模型降低

    (2) 多进程多线程模型

多个进程，分批管理线程；例如每个进程管理1000个线程，这样在每个进程内部的线程资源争用不会太严重

多核心CPU的情况下，可以做CPU亲和性绑定(进程绑定)，每个进程内线程切换

    (3) 多线程

N个请求，一个线程响应多个请求

 

 

 

二、I/O模型

  1.IO动作执行

      进程无法直接操作IO设备，必须通过系统调用请求内核来协助，内核会为你每个IO设备维护提供有一个buffer

对于输入而言其等待时间：wait + copy

  2.I/O类型

    (1)同步和异步：synchronous, asyncrhonous

           关注的是消息通知机制

        1)同步：调用发出不会立即返回，但一旦返回就可以返回最终结果；

        2)异步：调用发出之后，被调用方立即返回消息，但返回的非最终结果；被调用者通过状态、通知机制来通知调者，或通过回调函数来处理结果；

    (2)阻塞和非阻塞：block, nonblock

            关注的是调用者等待被调用者返回调用结果时的状态

        1)阻塞：调用结果返回之前，调用者（调用线程）会被挂起；调用者只有在得到结果之后才会返回；

        2)非阻塞：调用结果返回之前，调用不会阻塞当前线程；

  3.I/O模型

       blocking IO：阻塞式IO

       nonblocking IO：非阻塞式IO

       IO multiplexing：复用型IO

       signal driven IO：事件驱动型IO

       asyncrhonous IO：异步IO(不导致进程阻塞)

 

 

 

三、Apache httpd多路模块

    httpd是一个重量级别web服务器，支持的功能模块多

  1.prefork：多进程模型

一个进程响应一个请求；内核select()调用算法最多并行处理1024个请求

主进程，生成多个子进程，每个子进程处理一个请求

  2.worker：多进程多线程模型

一个线程响应一个请求；内核调用select()模型

主进程，生成多个子进程，每个子进程生成多个线程，每个线程响应一个请求

           只能看到主控进程和对应进程，每个进程速欧开启的线程是基于线程库研发，每个线程响应一个用户请求，线程无法用ps显示，生成子进程处理，并发响应能力差，但是很稳定，进程间的影响小

  3.event：事件驱动模型

状态转换通知，一个进程响应n个请求；内核调用epoll()

主进程，生成多个子进程，每个子进程响应多个请求

单进程多请求，并发响应强，占用资源少

    触发机制：水平触发(多次通知)、边缘触发(仅一次通知机制)

 

 

 

四、Apache httpd和Nginx对比

  1.Nginx

轻量级web服务器，其相对于apache占用更少的内存及资源

nginx 处理请求是异步非阻塞的，而，在高并发下nginx 能保持低资源低消耗高性能

高度静态模块化的设计，在1.9版本之前不能够动态加载模块

epoll and kqueue 作为开发模型

支持热部署，平滑升级

 

  2.Apache httpd

重量级web服务器，支持众多模块

httpd处理请求是阻塞型

bug相对于nginx少，稳定轻强

 

  注意：

    1) epoll(freebsd是kqueue)网络IO模型是nginx处理大量静态服务时才能提供高web性能

         nginx使用资源少，支持并发连接数量众多。能够支持高达 50,000 个并发连接数的响应

    2) apache是同步多进程模型，一个连接对应一个进程；nginx是异步的，多个连接（万级别）可以对应一个进程

    3) nginx的负载能力比apache高很多

    4) nginx处理静态文件好,耗费内存少，但是处理动态请求不行，一般动态请求要apache去做，nginx只适合静态和反向

    5) 在静态文件处理、PHP-CGI的支持、反向代理功能、前端Cache、维持连接等方面nginx优于apcche httpd，但是在Apache+PHP（prefork）模式下，如果PHP处理慢或者前端压力很大的情况下，很容易出现Apache进程数飙升，从而拒绝服务的现象。