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圖解五種I/O模型

圖解web支援的三種工作模式

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 五種I/O：

 1）阻塞I/0

 2）非阻塞I/O

 3）I/O複用

 4）事件(訊號)驅動I/O

 5）非同步I/O

為什麼要發起系統呼叫？

    因為程序想要獲取磁碟中的資料，而能和硬體打交道的只能是核心，程序通知核心說我要磁碟中的資料，此過程就是系統呼叫。

一次I/O的完成的步驟

    當程序發起系統呼叫時，這個系統呼叫就進入核心模式，然後開始I/O

I/O操作分為兩個步驟；

    1、磁碟把資料裝載到核心的記憶體空間，

    2、核心的記憶體空間的資料copy到使用者的記憶體空間中(此過程是I/O發生的地方)

以下是程序獲取資料的詳細圖解過程；

     整個過程：此程序需要對磁碟中的資料進行操作，則會向核心發起一個系統呼叫，然後此程序，將會被切換出去，此程序會被掛起或者進入睡眠狀態，也叫不可中斷的睡眠，因為資料還沒有得到，只有等到系統呼叫的結果完成後，則程序會被喚醒，繼續接下來的操作，從系統呼叫的開始到系統呼叫結束經過的步驟：

①程序向核心發起一個系統呼叫，

②核心接收到系統呼叫，知道是對檔案的請求，於是告訴磁碟，把檔案讀取出來

③磁碟接收到來著核心的命令後，把檔案載入到核心的記憶體空間裡面

④核心的記憶體空間接收到資料之後，把資料copy到使用者程序的記憶體空間(此過程是I/O發生的地方)

⑤程序記憶體空間得到資料後，給核心傳送通知

⑥核心把接收到的通知回覆給程序，此過程為喚醒程序，然後程序得到資料，進行下一步操作

I/O發生的地方才會出現阻塞或非阻塞

    阻塞：程序發起I/O呼叫，程序又不得不等待I/O的完成，此時CPU把程序切換出去，程序處於睡眠狀態則此過程為阻塞I/O

    阻塞I/O系統怎麼通知程序？

       I/O完成，系統直接通知程序，則程序被喚醒

阻塞I/O的圖解

  非阻塞：程序發起I/O呼叫，I/O自己知道需過一段時間完成，就立即通知程序進行別的操作，則為非

非阻塞I/O，系統怎麼通知程序？

   每隔一段時間，問核心資料是否準備完成，系統完成後，則程序獲取資料，繼續執行(此過程也稱盲等待)

非阻塞I/O的圖解：

I/O複用的圖解：

事件(訊號)驅動I/O的圖解：

    水平觸發的事件驅動機制；核心通知程序來讀取資料，程序沒來讀取資料，核心需要一次一次的通知程序；

     邊緣觸發的事件驅動機制；核心只通知一次讓程序來讀取資料，程序可以在超時時間之內隨時來讀取資料。

     nginx就採用了邊緣觸發的事件驅動機制，這就是為什麼nginx的併發性比apache好，當然nginx的效能比apache好，還有其它方面，如nginx支援非同步I/O，mmap(記憶體對映)等等

非同步I/O的圖解：

  前四種I/O屬於同步操作，最後的一種則屬於非同步操作

五種I/O模型的比較：

web的三種工作模式

Prefork工作原理

    主程序生成多個工作程序，由工作程序一對一的去響應客戶端的請求

  圖解Prefork工作原理：

Worker工作原理

    主程序生成多個工作程序，每個工作程序生成一個多個執行緒，每個執行緒去

響應客戶端的請求

   圖解Worker工作原理：

Event工作原理

    主程序生成多個工作程序，每個工程程序響應多個客戶端的請求，當接收

到客戶端的I/O操作請求後，把I/O操作交給核心執行，程序去響應其他客

戶端的請求，此程序最後接到核心的通知，然後通過此程序回覆客戶端的

請求結果，通過事件回撥函式

  圖解Event工作原理：

    本部落格是根據看相應的文章，寫出的自己對I/O的理解，可能並不精確，希望廣大博友多多指點，謝謝指教