C++ ：websocket 通讯下的五种 I/O 模型

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I/O 多路复用（一种同步 I/O 模型）

非阻塞与阻塞

select、poll、epoll

起因

改善

select 与 poll 的差别

I/O 模型

阻塞 I/O 模型

非阻塞 I/O 模型

I/O 多路复用模型

信号驱动 I/O 模型（SIGIO）

异步 I/O 模型（AIO）

I/O 多路复用（一种同步 I/O 模型）

多路（文件句柄）监听+阻塞/非阻塞I/O；

一个线程完成多个网络连接（一对多）；

一旦某个文件句柄就绪，就能够通知应用程序进行响应读写操作；

没有文件句柄则会阻塞应用程序，交出 CPU；

select、poll、epoll（Linux 最先进的方式）是目前主流的多路复用I/O技术。

对于非阻塞，不断检测流来判定事件处理，是非法的，当所有的流都没有 I/O 事件时，非阻塞将会不断运行并浪费 CPU 时间片，从而产生资源浪费，由此通过引进中间层（代理：select、poll）来对流检测进行事件处理（仅仅处理事件检测），如果没有则进行阻塞，由此避免了线程的不断轮询。

对于 select，通过中间层的处理，我们完善了轮询的阻塞，但是并无法知道当前 select 进行的处理事件数量有多少，当假设有全部流事件存在，select 有 O(n) 的无差别轮询复杂度，处理的流越多，无差别轮询时间越长。

不同于忙轮询和无差别轮询，epoll 会把哪个流发生了怎样的 I/O 事件通知我们，属于事件驱动，通过明确指定事件，便可以定位流，从而不再进行轮询操作，而是明确指定对应的流事件处理。

将套接口设置为非阻塞模式，就是在告诉内核，当请求的 I/O 操作后立刻返回，不可用则返回错误。
当数据没有准备好时，内核立即返回 EWOULDBLOCK 错误，第四次调用系统调用时，数据已经存在，这时将数据复制到进程缓冲区中。其中有：不断轮询（polling），类似频繁等待；
第一阶段非阻塞，第二阶段必须阻塞。

由于以上阻塞与非阻塞都会导致接受 fd 的时候无法跳出等待或者阻塞环节，因此在避免多线程启动导致大量浪费资源的条件下，出现了一个进程处理多个 fd 请求的 io 多路复用技术；
此模型用到 select 和 poll 函数，这两个函数也会使进程阻塞；
select 先阻塞，有活动套接字才返回，但和阻塞 I/O 不同的是，两个函数可以同时阻塞多个 I/O 操作，而且可以同时对多个读、写操作的 I/O 函数进行检测，直到有数据可读或可写；
select被调用后，进程会被阻塞，内核监视所有 select 负责的 socket，当至少有一个 socket的数据准备好（I/O 可用）时，返回可读，由 recvfrom 处理数据。

进程发起 read 操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从 kernel 的角度，当收到一个 asynchronous read 之后，会立刻返回，不会对用户进程产生任何 block；
然后，kernel 会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel 会给用户进程发送一个 signal，通知 read 操作完成；

工作机制：告诉内核启动某个操作，并让内核在整个操作 (包括第二阶段，即将数据从内核拷贝到用户层进程缓冲区中) 完成后通知我们。

与 SIGIO 区别在于：信号驱动 I/O 模型是由内核通知我们何时可以启动一个 I/O 操作，而异步 I/O 模型是由内核通知我们 I/O 操作何时完成。