同步和异步、阻塞和非阻塞

(1) 同步和异步

同步和异步关注的是消息通信机制

• 同步，是指在发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回
• 异步，是指在发出一个调用之后，这个调用就直接返回了，所以没有携带调用结果

(2) 阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态.

• 阻塞：指调用结果返回之前，当前线程会被挂起，调用线程只有在得到结果之后才会返回
• 非阻塞：调用不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前进程。

(3)I/O多路复用

I/O多路复用指的其实是在单个线程通过记录跟踪每一个Sock(I/O流)的状态来同时管理多个I/O流.

• I/O 多路复用技术是为了解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调用。
    select，poll，epoll都是I/O多路复用的机制。I/O多路复用通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪，就是这个文件描述符进行读写操作之前），能够通知程序进行相应的读写操作。

(4)I/O多路复用使用的场合

• 当客户处理多个描述符时，必须使用I/O多路复用
• tcp服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字，一般使用I/O多路复用
• 如果一个服务器要处理多个服务时，一般使用I/O多路复用

(5)select

(5.1) select 运行原理

select把所有监听的文件描述符拷贝到内核中，挂起进程，当某个文件描述符可读或者可写时，中断程序唤起进程，select将监听的文件描述符再次拷贝到用户空间，然后select遍历这些文件描述符找到可用的IO文件，下次监控的时候需要再次拷贝这些文件描述符到内核空间，select支持监听的最大文件描述符为1024

(5.2) select 优缺点：

• 优点：select目前几乎在所有的平台上支持，其良好的跨平台支持。
• 缺点：
  • 每次调用select，都需要把监听的文件描述符从用户态拷贝至内核态，这个开销在文件描述符很多时会很大
  • 单个进程能够监视的文件描述符存的数量表在最大限制

(6) poll

(6.1) poll 运行原理

poll的机制和select类似，但是poll没有最大文件描述符数量的限制，poll使用链表保存文件描述符

(6.2) poll 优缺点

• 优点：poll在应付大数目的文件描述符的时候相比select速度更快，它没有最大连接数限制，可以突破1024监听上限
• 缺点：
  • 大量的文件描述符数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，
  • 与select一致，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符

(7) epoll

(7.1) epoll 运行原理

epoll将这些文件描述符拷贝到内核空间后使用红黑树进行维护，同时向内核注册每个文件描述符的回调函数，当某个文件描述符可读可写的时候，将这个文件描述符加入到就绪链表中，并唤起进程，返回就绪列表到用户空间。

(7.2) epoll 优缺点

• 优点：
  • 监视的描述符数量不受限制，它所支持的FD上限是最大可以打开的文件的数目，这个数字一般远大于1024
  • I/O的效率不会随着监视fd的数量增长而下降
• 缺点：不能跨平台

(7.3) ET和LT

• ET: ET是边缘触发模式，在这种模式下，只有当描述符从未就绪状态变成就绪状态是，内核才会通知epoll进行通知，然后直到下一次变成就绪之前，不会再次重复通知。优点是：只会通知一次，减少内核资源浪费，效率高。
• LT：LT是水平触发模式，在这个模式下，如果文件描述符I/O就绪，内核就会进行通知，如果不对他进行I/O操作，只要还有未操作的数据，内核都会一直进行通知，有点事可以确保数据完整输出，缺点就是由于内核空间会一纸通知，会不停从内核空间切换到用户空间，资源浪费严重

(7.4) epoll读到一半又有新事件来了怎么办

避免在主进程epoll再次监听到同一个可读事件，可以把对应的描述符设置为EPOLL_ONESHOT,效果是监听到一次事件后就将对应的描述符从监听集合中移除，也就不会在被追踪到了。读完之后可以再把对应的描述符重新手动加上。