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图解如下:
设置高性能 高并发服务端 大概就以下俩点吧:
其实就像
阻塞:我们去食堂打饭,必须在窗口等着阿姨给我们把饭菜打好 非阻塞:我们点外卖,点完外卖 我们可以去干其他的事同步处理与异步处理:同步处理是指被调用方得到最终结果之后才返回给调用方;异步处理是指被调用方先返回应答,然后再计算调用结果,计算完最终结果后再通知并返回给调用方。
阻塞,非阻塞与同步,异步的区别
一个网络输入操作一般分为俩个不同的阶段
即对于一个套接字上的输入操作,第一步通常涉及等待数据从网络中到达。当所等待分组到达时,它被复制到内核中的某个缓冲区。第二步就是把数据从内核缓冲区复制到应用进程缓冲区。
比喻:一个人在钓鱼,当没鱼上钩时,就坐在岸边一直等。
优点:程序简单,在阻塞等待数据期间进程/线程挂起,基本不会占用 CPU 资源。 缺点:每个连接需要独立的进程/线程单独处理,当并发请求量大时为了维护程序,内存、线程切换开销较大,这种模型在实际生产中很少使用。在非阻塞式 I/O 模型中,应用程序把一个套接口设置为非阻塞,就是告诉内核,当所请求的 I/O 操作无法完成时,不要将进程睡眠。
而是返回一个错误,应用程序基于 I/O 操作函数将不断的轮询数据是否已经准备好,如果没有准备好,继续轮询,直到数据准备好为止。
比喻:边钓鱼边玩手机,隔会再看看有没有鱼上钩,有的话就迅速拉杆。
优点:不会阻塞在内核的等待数据过程,每次发起的 I/O 请求可以立即返回,不用阻塞等待,实时性较好。 缺点:轮询将会不断地询问内核,这将占用大量的 CPU 时间,系统资源利用率较低,所以一般 Web 服务器不使用这种 I/O 模型。在 I/O 复用模型中,会用到 Select 或 Poll 函数或 Epoll 函数(Linux 2.6 以后的内核开始支持),这两个函数也会使进程阻塞,但是和阻塞 I/O 有所不同。
这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操作,多个写操作的 I/O 函数进行检测,直到有数据可读或可写时,才真正调用 I/O 操作函数。
比喻:放了一堆鱼竿,在岸边一直守着这堆鱼竿,没鱼上钩就玩手机。
优点:可以基于一个阻塞对象,同时在多个描述符上等待就绪,而不是使用多个线程(每个文件描述符一个线程),这样可以大大节省系统资源。 缺点:当连接数较少时效率相比多线程+阻塞 I/O 模型效率较低,可能延迟更大,因为单个连接处理需要 2 次系统调用,占用时间会有增加。比喻:鱼竿上系了个铃铛,当铃铛响,就知道鱼上钩,然后可以专心玩手机。
优点:线程并没有在等待数据时被阻塞,可以提高资源的利用率。 缺点:信号 I/O 在大量 IO 操作时可能会因为信号队列溢出导致没法通知。信号驱动 I/O 尽管对于处理 UDP 套接字来说有用,即这种信号通知意味着到达一个数据报,或者返回一个异步错误。
但是,对于 TCP 而言,信号驱动的 I/O 方式近乎无用,因为导致这种通知的条件为数众多,每一个来进行判别会消耗很大资源,与前几种方式相比优势尽失。
这种模型与信号驱动模型的主要区别在于:信号驱动 I/O 是由内核通知应用程序何时启动一个 I/O 操作,而异步 I/O 模型是由内核通知应用程序 I/O 操作何时完成。
优点:异步 I/O 能够充分利用 DMA 特性,让 I/O 操作与计算重叠。
缺点:要实现真正的异步 I/O,操作系统需要做大量的工作。目前 Windows 下通过 IOCP 实现了真正的异步 I/O。这五种 I/O 模型中,前四种属于同步 I/O,因为其中真正的 I/O 操作(recvfrom)将阻塞进程/线程,只有异步 I/O 模型才与 POSIX 定义的异步 I/O 相匹配。
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