I/O複用模型

I/O複用原理：讓應用程式可以同時對多個I/O埠進行監控以判斷其上的操作是否可以進行，達到時間複用的目的。在書上看到一個例子來解釋I/O的原理，我覺得很形象，如果用監控來自10根不同地方的水管（I/O埠）是否有水流到達（即是否可讀），那麼需要10個人（即10個執行緒或10處程式碼）來做這件事。如果利用某種技術（比如攝像頭）把這10根水管的狀態情況統一傳達到某一點，那麼就只需要1個人在那個點進行監控就行了，而類似與select或epoll這樣的多路I/O複用機制就好比是攝像頭的功能，它們能夠把多個I/O埠的狀況反饋到同一處，比如某個特定的檔案描述符上，這樣應用程式只需利用對應的select()或epoll_wait()系統呼叫阻塞關注這一處即可。

I/O多路複用的優劣：由於I/O多路複用是在單一程序的上下文中的，因此每個邏輯流程都能訪問該程序的全部地址空間，所以開銷比多程序低得多；缺點是程式設計複雜度高。

多程序模型

構造併發最簡單的就是使用程序，像fork函式。例如，一個併發伺服器，在父程序中接受客戶端連線請求，然後建立一個新的子程序來為每個新客戶端提供服務。

多程序優點：

每個程序互相獨立，不影響主程式的穩定性，子程序崩潰沒關係；

通過增加CPU，就可以容易擴充效能；

可以儘量減少執行緒加鎖/解鎖的影響，極大提高效能，就算是執行緒執行的模組演算法效率低也沒關係；

每個子程序都有2GB地址空間和相關資源，總體能夠達到的效能上限非常大

多程序缺點：

邏輯控制複雜，需要和主程式互動；

需要跨程序邊界，如果有大資料量傳送，就不太好，適合小資料量傳送、密集運算

多程序排程開銷比較大；

多執行緒模型

每個執行緒都有自己的執行緒上下文，包括一個執行緒ID、棧、棧指標、程式計數器、通用目的暫存器和條件碼。所有的執行在一個程序裡的執行緒共享該程序的整個虛擬地址空間。由於執行緒執行在單一程序中，因此共享這個程序虛擬地址空間的整個內容，包括它的程式碼、資料、堆、共享庫和開啟的檔案。

執行緒執行的模型：執行緒和程序的執行模型有些相似，每個程序的宣告週期都是一個執行緒，我們稱之為主執行緒。執行緒是對等的，主執行緒跟其他執行緒的區別就是它先執行。

多執行緒的優點 ：

無需跨程序邊界；

程式邏輯和控制方式簡單；

所有執行緒可以直接共享記憶體和變數等；

執行緒方式消耗的總資源比程序方式好；

多執行緒缺點 ：

每個執行緒與主程式共用地址空間，受限於2GB地址空間；

執行緒之間的同步和加鎖控制比較麻煩；

一個執行緒的崩潰可能影響到整個程式的穩定性；

到達一定的執行緒數程度後，即使再增加CPU也無法提高效能，例如Windows Server 2003，大約是1500個左右的執行緒數就快到極限了（執行緒堆疊設定為1M），如果設定執行緒堆疊為2M，還達不到1500個執行緒總數；

執行緒能夠提高的總效能有限，而且執行緒多了之後，執行緒本身的排程也是一個麻煩事兒，需要消耗較多的CPU

Linux的執行緒實現是在核外進行的，核內提供的是建立程序的介面do_fork()。核心提供了兩個系統呼叫__clone()和fork()，最終都用不同的引數呼叫do_fork()核內API。 do_fork() 提供了很多引數，包括CLONE_VM（共享記憶體空間）、CLONE_FS（共享檔案系統資訊）、CLONE_FILES（共享檔案描述符表）、CLONE_SIGHAND（共享訊號控制代碼表）和CLONE_PID（共享程序ID，僅對核內程序，即0號程序有效）。當使用fork系統呼叫產生多程序時，核心呼叫do_fork()不使用任何共享屬性，程序擁有獨立的執行環境。當使用pthread_create()來建立執行緒時，則最終設定了所有這些屬性來呼叫__clone()，而這些引數又全部傳給核內的do_fork()，從而建立的”程序”擁有共享的執行環境，只有棧是獨立的，由 __clone()傳入。

         即： Linux下不管是多執行緒程式設計還是多程序程式設計，最終都是用do_fork實現的多程序程式設計 ，只是程序建立時的引數不同，從而導致有不同的共享環境。Linux執行緒在核內是以輕量級程序的形式存在的，擁有獨立的程序表項，而所有的建立、同步、刪除等操作都在核外pthread庫中進行。pthread 庫使用一個管理執行緒（__pthread_manager() ，每個程序獨立且唯一）來管理執行緒的建立和終止，為執行緒分配執行緒ID，傳送執行緒相關的訊號，而主執行緒pthread_create()） 的呼叫者則通過管道將請求資訊傳給管理執行緒。