高并发服务器开发--网络模型

1 I/O类型

Read分为两步：

a.Waiting for thedata to be ready(等待数据准备)。

b.Copying thedata from the kernel to the process（将数据从内核拷贝到进程中）

Blocking I/O：

官方：



个人理解：只有I/O操作完成，才能做其他事情；

Nonblocking I/O:

官方：



个人理解：进行I/O操作，内核立即返回结果；

Multiplexing I/O:

官方：



个人理解：将一些文件描述符放入集合中进行监测，如果里面有可读或可写的描述符，就让其进行读写操作。

Signal Driven I/O:

官方：



个人理解：能够进行读写了，内核发送信号到相应的进程，让其进行读写操作。

Asynchronous I/O:

官方：异步IO这个模型是真正的异步模型，他直接调用了一个系统函数，然后等待kernel的数据准备好之后直接返回一个信号。用户进程接收到这个信号之后得到从kernel发来的数据。



个人理解：

 

区别对比：



调用blocking IO会一直block住对应的进程直到操作完成；

non-blocking IO在kernel还准备数据的情况下会立刻返回；

A synchronous I/O operation causes the requestingprocess to be blocked until that I/O operation completes；

An asynchronous I/O operation does not cause therequesting process to be blocked；

2两种设计模式

2.1Reactor模型

Reactor模式是处理并发I/O比较常见的一种模式，中心思想就是，将所有要处理的I/O事件注册到一个中心I/O多路复用器上，同时主线程阻塞在多路复用器上。一旦有I/O事件到来或是准备就绪(区别在于多路复用器是边沿触发还是水平触发)，多路复用器返回并将相应I/O事件分发到对应的处理器中。

多路复用器：

边沿触发：如果文件描述符自上次状态改变后有新的IO活动到来,此时会触发通知。在收到一个IO事件通知后要尽可能多的执行IO操作,因为如果在一次通知中没有执行完IO那么就需要等到下一次新的IO活动到来才能获取到就绪的描述符。信号驱动式IO就属于边缘触发。

水平触发：如果文件描述符已经就绪可以非阻塞的执行IO操作了,此时会触发通知.允许在任意时刻重复检测IO的状态,没有必要每次描述符就绪后尽可能多的执行IO.select,poll就属于水平触发。

参考:http://blog.csdn.net/liuxingen/article/details/38495545

2.2Proactor模型

与Reactor模型相对应，Proactor最大的特点是使用异步I/O。所有的I/O操作都交由系统提供的异步I/O接口去执行。Proactor多路复用器等待异步I/O完成，并调用相应的用户处理函数。

3开源网络库

3.1libevent

事件触发的网络库。libevent是一个事件触发的网络库，适用于windows、linux、bsd等多种平台，内部使用select、epoll、kqueue、IOCP等系统调用管理事件机制。

事件驱动（event-driven），高性能;

轻量级，专注于网络，不如ACE那么臃肿庞大；

源代码相当精炼、易读；

跨平台，支持Windows、Linux、*BSD和Mac Os；

支持多种I/O多路复用技术， epoll、poll、dev/poll、select和kqueue等；

支持I/O，定时器和信号等事件；

注册事件优先级；

3.2源码学习

3.2.1开源实例的使用之数据库防火墙

       Greensql:使用了定时器、事件驱动i/o。这已在另篇博文中分析了。

3.2.2Memcached

       此项目使用Reactor模式。

      主线程有一个Libevent事件分发器，主要负责新的socket连接。如果有新的连接到来，将这个socket文件描述符放入队列中，通过管道通知子线程。子线程收到通知后，从队列中取出socket文件描述符， 加入到子线程的libevent中，对改socket进行读写。

如下图可以看到网络结构：

      


多线程模型如下：