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這篇文章主要講解了“服務器網絡編程的IO模型是什么”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“服務器網絡編程的IO模型是什么”吧！
??這張圖比較簡單，但是很多人在沒看到這張圖之前肯定都以為每次網絡讀(recvfrom())或者寫(sendto())都是在網卡與用戶進程之間進行操作，其實不是。從上圖可以看出，數據無論從網卡到用戶空間還是從用戶空間到網卡都需要經過內核。從磁盤上讀寫數據也是如此。所以就有了 mmap 技術，感興趣的可以自行百度。應用進程（Web 服務器也屬于應用進程，這里需要再統一幾個概念：用戶進程、應用程序、Web 服務器程序，它們相對于內核來說都是應用進程，所以后面文章中統一成應用進程）需要通過系統調用（例如recvfrom/sendto）向內核讀寫數據，內核再進一步操作網卡。
??根據應用進程系統調用方式的阻塞、非阻塞，操作系統在處理應用程序請求時處理方式的同步、異步處理的不同，可以分為 5 種 IO 模型：
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描述：應用程序進行 recvfrom 系統調用時將阻塞在此調用，直到該套接字上有數據并且復制到用戶空間緩沖區。該模式一般配合多線程使用，應用進程每接收一個連接，為此連接創建一個線程來處理該連接上的讀寫以及業務處理。
??優點：編程簡單，適合教學。《UNIX網絡編程卷I》上很多例子都是基于這種模式。 ??缺點：如果套接字上沒有數據，進程將一直阻塞。這時其他套接字上有數據也不能進行及時處理。如果是多線程方式，除非連接關閉否則線程會一直存在，而線程的創建、維護和銷毀非常消耗資源，所以能建立的連接數量非常有限。
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描述：應用進程每次調用 recvfrom 即使沒有數據準備好也不會阻塞，會繼續往下執行，避免了進程阻塞在某個連接上的弊端。
??優點：代碼編寫相對簡單，進程不會阻塞，可以在同一線程中處理所有連接。
??缺點：需要頻繁的輪詢，比較耗CPU，在并發量很大的時候將花費大量時間在沒有任何數據的連接上輪詢。所以該模型只在專門提供某種功能的系統中才會出現。
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描述：應用進程阻塞于 select/poll/epoll 等系統函數等待某個連接變成可讀（有數據過來），再調用 recvfrom 從連接上讀取數據。雖然此模式也會阻塞在 select/poll/epoll 上，但與阻塞IO 模型不同它阻塞在等待多個連接上有讀（寫）事件的發生，明顯提高了效率且增加了單線程/單進程中并行處理多連接的可能。
??優點：統一管理連接，不一定采用多線程的方式，同時也不需要輪詢。只需要阻塞于 select 即可，可以同時管理多個連接。
??缺點：當 select/poll/epoll 管理的連接數過少時，這種模型將退化成阻塞 IO 模型。并且還多了一次系統調用：一次 select/poll/epoll 一次 recvfrom。
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描述：應用進程創建 SIGIO 信號處理程序，此程序可處理連接上數據的讀寫和業務處理。并向操作系統安裝此信號，進程可以往下執行。當內核數據準備好會向應用進程發送信號，觸發信號處理程序的執行。再在信號處理程序中進行 recvfrom 和業務處理。
??優點：非阻塞
??缺點：在前一個通知信號沒被處理的情況下，后一個信號來了也不能被處理。所以在信號量大的時候會導致后面的信號不能被及時感知。
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描述：應用進程通過 aio_read 告知內核啟動某個操作，并且在整個操作完成之后再通知應用進程，包括把數據從內核空間拷貝到用戶空間。信號驅動 IO 是內核通知我們何時可以啟動一個 IO 操作，而異步 IO 模型是由內核通知我們 IO 操作何時完成。
注：前 4 種模型都是帶有阻塞部分的，有的阻塞在等待數據準備好，有的阻塞在從內核空間拷貝數據到用戶空間。而這種模型應用進程從調用 aio_read 到數據被拷貝到用戶空間，不用任何阻塞，所以該種模式叫異步 IO 模型。這五種模型的取名和并列方式我是保留意見的，感覺容易迷惑讀者。
??優點：沒有任何阻塞，充分利用系統內核將 IO 操作與計算邏輯并行。
??缺點：編程復雜、操作系統支持不好。目前只有 windows 下的 iocp 實現了真正的 AIO。linux 下在 2.6 版本中才引入，目前并不完善，所以 Linux 下一般采用多路復用模型。
??前四種模型的主要區別于第一階段，因為他們的第二階段都是一樣的：在數據從內核拷貝到應用進程的緩沖區期間，進程阻塞于 recvfrom 調用。相反，異步 IO 模型在這兩個階段都需要處理，從而不同于其他四種模型。
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感謝各位的閱讀，以上就是“服務器網絡編程的IO模型是什么”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對服務器網絡編程的IO模型是什么這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！
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