网络IO知识小记
网络IO 读时经历的阶段
IO的状态（可读，可写，是否出错）
- 等待数据准备就绪
- 将数据从内核拷贝到进程或线程中
网络IO模型
synchronous IO同步IO
阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO(事件驱动IO)
阻塞IO
特点:进程条件没有满足时，进程一直在等待，满足条件才返回，期间也不占用资源,有利于操作系统的性能释放。
缺点:处理客户端并发，多线程或多进程都会严重占用系统资源。
非阻塞IO
每次客户询问内核是否有数据准备好，即文件描述符缓冲区是否就绪。当有数据报准备好时，就进行拷贝数据报的操作。当没有数据报准备好时，也不阻塞程序，内核直接返回未准备就绪的信号，等待用户程序的下一个轮询。
使用fcntl函数变成非阻塞
fcntl(fd,F_SETFL,O_NONBLOCK);
缺点:循环调用recv会大幅度提高CPU的占用率。
多路复用IO(事件驱动IO)
select/epoll单个进程就可以同时处理多个网络连接IO，不断轮询负责所有socket,当某个socket数据到达就会通知用户进程。
优点:用户可以在一个线程中处理多个socket的IO请求
注意:如果处理的连接数不是很高的话，使用select/epoll 的 web server 不一定比使用 multi-threading + blocking IO 的 web server 性能更好，可能延迟还更大。多路复用select和epoll并不是对单个连接处理的更快，而是在于能处理更多的连接。
select优点:select()的事件驱动模型只用单线程（进程）执行，占用资源少，不消耗太多 CPU，同时能够为多客户端提供服务。
select缺点:当需要探测的句柄值较大时，select()接口本身需要消耗大量时间去轮询各个句柄。
asynchronous IO异步IO
异步IO与同步IO本质的不同在于，检测IO是否有数据和读数据不在同一个流程之中。
用户进程发起 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，当它受到一个 asynchronous read 之后，首先它会立刻返回，所以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，告诉它 read操作完成了。
信号驱动IO
信号驱动IO模型，应用进程告诉内核：当数据报准备好的时候，给我发送一个信号，对SIGIO信号进行捕捉，并且调用我的信号处理函数来获取数据。这种模型的优势在于等待数据报到达(第一阶段)期间，进程可以继续行，不被阻塞。免去了 select 的阻塞与轮询，当有活跃套接字时，由注册的 handler处理。
高效的事件处理模型
高性能服务器程序通常需要考虑处理三类事件：I/O 事件，定时事件及信号。
Reactor模型
Reactor 释义"反应堆"，是一种事件驱动机制，linux 主要还是以 Reactor 模型为主。
和普通函数调用的不同之处在于：应用程序不是主动的调用某个 API 完成处理，而是Reactor 设置了事件处理流程，应用程序需要提供相应的接口并注册到 Reactor上，如果相应的事件发生,Reactor 将主动调用应用程序注册的接口，这些接口又称为“回调函数”。
Reactor模式用于同步 I/O，是将所有要处理的 I/O 事件注册到一个中心 I/O 多路复用器上，同时主线程/进程阻塞在多路复用器上;一旦有 I/O 事件到来或是准备就绪(文件描述符或 socket 可读、写)，多路复用器返回并将事先注册的相应 I/O 事件分发到对应的处理器中。
Reactor模型组件
多路复用器：由操作系统提供，在 linux 上一般是 select, poll, epoll 等系统调用。
事件分发器：将多路复用器中返回的就绪事件分到对应的处理函数中。
事件处理器：负责处理特定事件的处理函数。
Reactor模式具体流程
- 事件分离器等待事件;
- 事件到来，激活分离器，分离器调用事件对应的处理器;
- 事件处理器完成实际的读操作，处理读到的数据，注册新的事件，然后返还控制权。
Reactor模式优点
- 响应快，不必为单个同步时间所阻塞，虽然 Reactor本身依然是同步的；
- 编程相对简单，可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题，并且避免了多线程/进程的切换开销；
- 可扩展性，可以方便的通过增加 Reactor实例个数来充分利用 CPU 资源；
- 可复用性，reactor框架本身与具体事件处理逻辑无关，具有很高的复用性；
Reactor模型的缺点
单线程使用一颗 CPU 的全部资源，每个事件处理中很多时候可以不考虑共享资源的互斥访问。但是CPU 的频率受制于材料的限制不再有大的提升，而改为是从核数的增加上提升能力，当程序需要使用多核资源时Reator模型就不大适合。
Proactor模型
windows 较常采用 Proactor的模型利用完成端口来实现服务器。
Proactor模式具体流程
- 处理器发起异步操作，并关注 I/O 完成事件；
- 事件分离器等待操作完成事件；
- 分离器等待过程中，内核并行执行实际的 I/O 操作，并将结果数据存入用户自定义缓冲区，最后通知事件分离器读操作完成；
- I/O 完成后，通过事件分离器呼唤处理器；
- 事件处理器处理用户自定义缓冲区中的数据。