Nginx(十)网络I/O模型
一 探讨一下同步、异步和阻塞、非阻塞的一些概念
备注： 关于该'篇章',后续会学习'C/C++、操作系统'知识,再来总结归纳涉及Nginx和Apache的运行原理和一些区别，图文并茂
（1）同步和异步
同步与异步的重点在消息通知的方式上，也就是调用结果的通知方式不同。
通俗：我们在执行某一程序，调用(获取)到程序结果的通知方式不一样！
同步和异步描述的是用户线程与内核的交互方式
同步：当一个同步调用发出去后，调用者要一直等待调用的结果通知后(反馈)，才能进行后续的执行。
异步：当一个异步调用发出去后，调用者不必一直等待调用结果的返回(干其它事)，当有结果返回，再接受结果！
一般有两种方式
1、主动轮询异步调用的结果--->主动去问，返回了没有，反复的问！
2、被调用方通过 callback(回调通知，回调函数)来通知调用方获取调用结果！
通俗理解：调用方发出异步调用后，等被调用方发送消息了，调用方通知被调用方再去取这个值！
实例解释
同步取快递：小明收到顺风快递将送达的短信，在楼下一直等到快递送达，等到快递送到手里为止！
场景：快递一直没来，只能一直傻等！
异步取快递：小明收到快递将送达的短信，快递到楼下后(消息已经到了)，小明再下楼去取
同步缺点：如果你取的消息不给你，会一直占用系统资源！
异步取快递，小明知道快递到达楼下有两种方式：
1、不停的电话问快递小哥到了没有，即主动轮询
不停的问，小哥到那了，快到了，我去取！
主动询问消息到达的位置，等消息到达了再去取！
2、快递小哥到楼下后，打电话通知小明(收到了消息的会调通知)，然后小明下楼取快递，即回调通知，常见
收到了快递要到送达的消息，给小哥说快递到达了楼下之后给我打电话，不到楼下不要打电话，小明干别的事！
（2）阻塞和非阻塞
阻塞与非阻塞的重点在于进/线程等待消息时候的行为(action)，也就是在等待消息的时候，当前进/线程是挂起状态还是非挂起状态！
阻塞和非阻塞描述的是用户线程调用内核I/O操作的方式
通俗理解：你发起了一个行为，需要别人去做，你干什么？
阻塞：调用在发出去后(发出调用请求)，在消息返回之前，当前进/线程会被挂起，直到有消息返回，当前进/线程才会被激活，处理返回的值
非阻塞：调用在发出去后，并不会停下来等待请求的回执，不会阻塞当前进/线程，而会立即返回(干别的事情)，当调用的结果返回才激活其它线程或当前线程来处理！
实例
阻塞取快递：小明收到快递即将送达的信息后，什么事都不做，一直专门等快递。
非阻塞取快递：小明收到快递即将送达的信息后，等快递的时候，还一边敲代码、一边刷微信
理解：同步与异步重点在于消息通知的方式；阻塞与非阻塞重点在于等消息时候的行为
所以就有了下面 4 种组合方式
同步阻塞：小明收到信息后，啥都不干，在楼下等快递；
同步非阻塞：小明收到信息后，边刷微博，在楼下(等快递的地方)站着边等着取快递；
异步阻塞：小明收到信息后，在楼上啥都不干，一直等着快递员通知他取快递
异步非阻塞：小明收到信息后，在楼上边刷着微博，边等快递员通知他取快递。
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生产环境中的大部分数据处理模式：同步阻塞(Apache-->select)和异步非阻塞(Nginx-->epoll)
大部分程序的 I/O 模型都是同步阻塞的，单个进程每次只在一个文件描述符上执行 I/O 操作，每次 I/O系统调用都会阻塞，直到完成数据传输，才会完成下一个任务的执行。传统的服务器采用的就是同步阻塞的多进程模型：一个 server采用一个进程负责一个 request 的方式，一个进程负责一个 request，直到会话结束。进程数就是并发数，而操作系统支持的进程数是有限的，且进程数越多，调度的开销(系统资源)也越大，因此同步阻塞(Apache)无法面对高并发
Nginx 采用了异步非阻塞的方式工作。我们先来先了解一下 I/O 多路复用中的 epoll 模型。
epoll 模型：当连接有 I/O 事件产生的时候(当有用户请求时)，epoll 就会去告诉进程哪个连接有 I/O 事件产生，然后进程(工作进程把)就去处理这个事件。
例如：小明家楼下有一个收发室，每次有快递到了，门卫就先代收并做了标记(小明的)，并且通知小明去取送给小明的快递。
通俗理解：一个用户的请求到达服务器上，首先epell(门卫)会把请求(快递)接收出来，这个时候不一定会有人处理，如果有空闲的工作进程(小明在家)，epolll就会调用工作进程(门卫就会通知小明来取快递，小明立刻来取)来处理！
可能的场景：门卫接受的快递(进程)有点多，发现取快递的不一定在家，有些在家(立马来取)，有些不在家(处理不过来的情况)；当进程数量太多，处理不过来，消息就存储在这个位置，直到有相应的进程来处理为止！
############工作原理########多路复用########
为什么 Nginx 比其他 web 服务器(同步阻塞)并发高？
说明：涉及Nginx 工作原理
Nginx 配置 use epoll 工作模式后，以异步非阻塞方式工作，能够轻松处理百万级的并发连接。
处理过程：每进来一个 request进来，会有相应的一个空闲 worker 进程去处理，但不是全程的处理，处理到可能发生阻塞的地方。比如向后端服务器转发 request，并等待请求返回。那么这个处理的 worker 不会这么傻等着，他会在发送完请求后，注册一个事件:“如果后端服务器返回了，告诉我一声，我再接着干”，于是他就休息去了(释放这个进程)。此时如果再有新的 request 进来，他就可以很快再按这种方式处理。而一旦后端服务器返回了，就会触发这个事件，worker 才会来接手，这个 request 才会接着往下走。通过这种快速处理，快速释放请求的方式，达到同样的配置可以处理更大并发量的目的！
Linux 网络 I/O 模型简介（图文）
IO多路复用的模式：select poll kqueue epoll
IO多路复用：也称为异步阻塞IO，Java中的Selector和Linux中的epoll都是这种模型！
##############理解2#################
一般来说，IO操作都分为两个阶段，就拿套接口的输入操作来说，它的两个阶段主要是：
（1）等待网络数据到来，当分组到来时将其拷贝到内核空间的临时缓冲区中
（2）将内核空间临时缓冲区中的数据拷贝到用户空间缓冲区中！
I/O模型：由于进程是不可直接访问外部设备的，所以只能调用内核去调用外部的设备(上下文切换)，然后外部设备比如磁盘，读出存储在设备自身的数据传送给内核缓冲区，内核缓冲区在copy数据到用户进程的缓冲区，在外部设备响应的给到用户进程过程中，包含了两个阶段，由于数据响应方式的不同，所以就有了不同的I/O模型
同步是指用户线程发起I/O请求后，需要等待或者轮询内核I/O操作完成时才能继续执行
异步是指用户线程发起I/O请求后仍继续执行，当内核I/O操作完成后会通知用户线程，或者调用用户线程注册的回调函数
参考博客1
参考博客2
参考博客3
同步异步,阻塞非阻塞 和nginx的IO模型