记linux下IO复用--IO复用的学习

1.区分堵塞、非堵塞

在一个IO操作过程中，以read为例，会涉及到两个过程：
1.等待数据准备好；
2.将数据从内核拷贝到进程中
这两个阶段是否发生阻塞，将产生不同的效果。

堵塞IO：

进程在请求read阻塞io的数据时，操作需要彻底完成后才返回到用户空间

非堵塞IO:

进程在步骤1不堵塞，如果数据没准备好，read（io操作）函数会立即返回一个状态值反馈给进程，所以对于非阻塞io，可以用一个while循环嵌套read来保证数据被读取。

2.区分同步、异步

同步IO

举个例子，同步IO在执行read函数时，如果有数据可读，进程会等待read函数执行完毕后继续执行接下去的代码。从这个层次来，阻塞IO、非阻塞IO操作、IO多路复用都是同步IO。

异步IO

异步IO操作不会导致请求的进程被blocked。当发出read请求，直接返回，等待read完成后，再通过返回值通知调用进程。

3.IO复用的定义及作用

I/O多路复用是通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。常见的IO复用模型有select、poll、epoll三种，IO复用是一种同步IO。

Epoll-IO复用的优势所在：

首先介绍三种轮询方式

1.忙轮询：

假设一个进程需要监听多个IO，如果这些IO是堵塞的，那么进程在调用read函数时显然会堵塞住，这是不可取的，所以这些IO就需要是非堵塞的，进程在每个while周期内，都会轮询整个IO列表中所有的IO，如果所有IO无数据可读，直接返回，有数据读，对那个IO进行读写操作。这样每个周期内轮询所有IO的操作方式叫做忙轮询。

2.无差别轮询

当使用poll或者select监听一个队列的fd的时候，当fd处于可读或者可写状态，线程就会轮询整个队列中的fd并且取出需要被读写的fd，其他情况下，不会进行轮询，这样的轮询方式叫做无差别轮询。

3.最小时间轮询

当使用epoll监听一系列的fd的时候，如果fd处于可读或者可写状态，对应的fd会直接被放到一个ready队列中，线程不需要轮询整个队列的fd，这样的轮询方式叫做最小时间轮询。

三种模型的选择

在选择select，poll，epoll时要根据具体的使用场合以及这三种方式的自身特点。表面上看epoll的性能最好，但是在连接数少并且连接都十分活跃的情况下，select和poll的性能可能比epoll好，毕竟epoll的通知机制需要很多函数回调

4.epoll模型的api函数

int epoll_create(int size);

该函数返回一个文件描述符，，size参数提示内核要监听的文件描述符个数，这与内存大小有关。

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

返回值：若成功，返回0，若出错返回-1。
参数：
epfd：函数epoll_create创建的句柄。
op：是指定操作类型，有一下三种
EPOLL_CTL_ADD，向epfd注册fd的event
EPOLL_CTL_MOD，修改fd已注册的event
EPOLL_CTL_DEL，从epfd上删除fd的event
fd是操作的文件描述符，vent指定内核要监听事件,它是struct epoll_event结构类型的指针

struct epoll_event {
    uint32_t     events;      /* Epoll events */
    epoll_data_t data;        /* User data variable */
};

events成员描述事件类型，将以下宏定义通过位或方式组合

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

返回值：若成功，返回就绪的文件描述符个数，若出错，返回-1，时间超时返回0
epfd：就是函数epoll_create创建的句柄。
timeout：是超时事件，-1为阻塞，0为立即返回，非阻塞，大于0是指定的微秒。
events：是一个 传入传出参数，它是epoll_event结构的指针，用来从内核得到事件的集合。
maxevents：告知内核events的大小，但不能大于epoll_create()时创建的size。

5.关于LT模式和ET模式

LT（Level Triggered，电平触发）：LT模式是epoll默认的工作模式，也是select和poll的工作模式，在LT模式下，epoll相当于一个效率较高的poll。
采用LT模式的文件描述符，当epoll_wait检测到其上有事件发生并将此事件通知应用程序后，应用程序可以不立即处理此事件，当下一次调用epoll_wait时，epoll_wait还会将此事件通告应用程序。
举个例子，当客户端给服务端发送了9个字节的数据，服务端第一次可以只读取5个字节的数据，当下一次调用epollwait时可以继续获取到fd并且读完剩下的四个字节的数据。
ET（Edge Triggered，边沿触发）:当调用epoll_ctl，向参数event注册EPOLLET事件时，epoll将以ET模式来操作该文件描述符，ET模式是epoll的高效工作模式.
对于采用ET模式的文件描述符，当epoll_wait检测到其上有事件发生并将此通知应用程序后，应用程序必须立即处理该事件，因为后续的epoll_wait调用将不在向应用程序通知这一事件。
即当客户端给服务端发送了9个字节的数据，服务端第一次只读取5个字节的数据，当下一次调用epollwait时可以将无法获取到fd，这就意味着剩下的4个字节数据如果第一次没被完全读完就会丢失。
ET模式降低了同意epoll事件被触发的次数，效率比LT模式高。