1.Linux网络IO模型

1.1 同步和异步、阻塞和非阻塞的区别

     - `同步`：调用方需要主动等待结果的返回。
     - `异步`：调用方调用了函数不需要等待结果的返回，后续通过回调等手段来处理结果。
     - `阻塞`：在调用方拿到结果之前，线程会被挂起，不能做任何事。
     - `非阻塞`：在调用方拿到结果之前，线程可以执行一些其他的事情，不会被挂起。

1.2 同步、异步、阻塞、非阻塞的相互组合模式

     - `同步阻塞模式`：最常见的组合模式，调用方在拿到结果之前，线程处于挂起状态，直到有数据触达为止。
     - `同步非阻塞模式`：调用方发起了函数调用，通过轮询的方式来检查结果，这个过程线程并未阻塞，但是轮询的目的是等待结果的返回。
     - `异步阻塞模式`：最不常用的方式，这种方式没有发挥出异步的真实效果。
     - `异步非阻塞模式`：调用方发起函数调用后，给接受方一个回调函数，然后自己去执行其他的方法。后续接受方有了数据后主动调用回调函数来实现结果的返回。

1.3 Linux的5种IO模型

Linux的5种IO模型：阻塞IO、非阻塞IO、IO多路复用、信号驱动IO、异步IO，前面四种都是同步的模式，只有最后一种是异步的。
注：Java的BIO和Linux的BIO是一致的，但是Java里面的NIO对应的是Linux的IO多路复用。

1.3.1 阻塞式IO（BIO）

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1.3.2 非阻塞式IO（NIO(并非Java里面的NIO)）

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1.3.3 IO多路复用

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IO多路复用的方式会有2次系统调用，从这一点看并不比BIO有优势。IO多路复用相比于BIO来说最大的优势就是可以用select少量的线程处理多个连接请求。
所以，在连接量少的情况下，BIO的效率反而更好，IO多路复用则是在大连接量场景有优势。

1.3.4 信号驱动式IO

通过进程的SIGIO信号作为事件驱动来进行IO的处理，这种模式运用比较少。

1.3.5 异步IO模型

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2.Linux的IO多路复用

IO多路复用机制就是通过一个进程可以监视多个文件描述符，一旦有socket描述符就绪，就能够通知应用程序做对应的读写处理。

2.1 文件描述符 File Descriptor（FD）

在Linux系统中，文件、外接设备、套接字socket都视为文件，统一文件接口方便操作系统访问。同理，Socket套接字也是一种文件，当应用程序请求内核打开一个文件时，内核就会为此返回一个文件描述符。

2.2 IO多路复用的实现方案

Linux的IO多路复用有3种实现手段：select、poll、epoll：

2.2.1 select

select函数可以监视3类文件描述符：writeFds、readFds、execptFds。调用select函数后进程会阻塞，直到有就绪的文件描述符。当select又返回时，就会唤醒进程来处理io事件，而且是会遍历整个描述符数组来处理就绪的io事件。
select的优点是跨平台支持，缺点是单个进程的文件描述符是有OS控制的，Linux最大是1024个，但是可以修改。另一个缺点就是需要遍历整个文件描述符数组。

2.2.2 poll

和select十分相似，只不过poll对文件描述符的管理时基于链表，而且poll没有限制描述符数量，当连接量较大时性能会急剧下降。和select一样，调用poll函数后，一旦有就绪事件需要轮询整个链表。

2.2.3 epoll

epoll是在Linux2.6版本推出的一种IO多路实现手段。相对于poll和select，epoll做了很大优化和改进。
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epoll的优化思路有2点：

              1. 功能分离：创建epoll、socket监视注册、等待数据分为3个API实现。
              1. 就绪列表：select和poll低效的根本原因是要遍历所有的socket，epoll则维护了一个就绪列表，引用了收到了数据的socket，这样就避免了全链表扫描。

当socket收到数据后，中断程序会操作eventpoll，将对应的socket挂载到就绪列表里面，后续恢复进程来处理，此时只需要处理就绪列表里面的socket。
当进程调用epoll_creat函数时，Linux内核会创建一个Eventpoll结构体，然后在内核缓冲区中创建一个红黑树来存储后续连接注册的socket，然后也会在Eventpoll中创建一个就绪链表。后续只需要监听这个链表有没有就绪的socket即可。
epoll相对于select和poll有了很大的优势，保持数万数十万连接也不是问题。但是在极端情况下，例如就序列表的元素十分多时，也会有瓶颈。