netty权威指南读书笔记——走进java nio

一、linux网络IO模型：linux将所有外部设备都当作文件处理，对一个文件的读写操作通过调用内核命令执行，返回一个file descriptor（fd 文件描述符），而对于一个socket也有对应的socketFD，描述符是一个数字，指向内核中的一个结构体（文件路径，数据区属性等）。

1、unix提供了5种I/O模型：

a、阻塞I/O模型（默认模型）：应用进程调用recvfrom后，系统调用直到数据包到达并被复制到应用缓存中或发生错误才返回，期间应用进程一直被阻塞。

b、非阻塞I/O模型：调用recvfrom后，若系统缓冲区没有数据，则直接返回一个ewouldblock错误，之后轮询检查该状态，若数据到达则复制到应用缓存中后返回。

c、I/O复用模型：linux提供select/poll，应用程序将一个或多个fd传递给select/poll系统调用，然后阻塞在select上，这样可以同时侦测多个fd是否处于就绪状态，select/poll顺序扫描fd是否就绪，且支持到fd数量有限。此外Linux提供了epoll基于事件模式的驱动，当有fd就绪时，就立即调用回掉函数rollback。数据拷贝到应用缓存区期间，应用进程被阻塞。

d、信号驱动I/O模型：首先开启信号驱动I/O功能，并通过系统调用sigaction执行一个信号处理函数（立即返回，非阻塞），数据准备就绪后，为该进程生成一个sigio信号，并通知应用程序调用recvfrom读取数据（拷贝数据到应用缓存期间阻塞），拷贝完成返回。

e、异步I/O：告知内核启动某个操作，并在操作完成后通知我们（包括将数据从内核复制到应用缓冲区）。与信号驱动模式到区别是：信号I/O由内核告诉我们何时开始一个I/O操作；异步I/O由内核告诉我们何时完成了I/O操作。

2、多路复用：在i/o编程中，当需要处理多个客户请求，可利用多线程或i/o多路复用技术进行处理。i/o多路复用通过将多个i/o阻塞f复用到同一个select阻塞上，从而使得系统可以使用单线程处理多个客户端请求。i/o多路复用主要应用场景包括：

a、服务器需要同时处理多个处于监听状态或链接状态到socket；

b、服务器需要同时处理多种网络协议到socket；

目前支持i/o多路复用的系统调用包括：select、pselect、poll、epoll。

相比select、epoll有诸多优点，包括：

a、一个进程打开的socketFD不受限制（仅受限于操作系统的最大文件句柄数，跟系统内存关系较大），select模式通过多进程select或者改动FD_SETSIZE编译到内核的方式增大fd数量；

b、I/O效率不受fd数目的增加而线性下降，select采用轮询fd，epoll通过活跃的fd进行事件回掉；

c、使用mmap加速内核和用户空间的消息传递，无论使用select还是epoll都要将内核数据复制到应用缓冲区，epoll通过内核和用户空间mmap同一块内存实现；

d、epoll的api更加简单；