I O模型 和 兩種高效的事件處理模式

io模型

i/o復用是最常使用的i/o通知機制。它指的是，應用程式通過i/o復用函式向核心註冊一組事件，核心通過i/o復用函式把其中就緒的事件通知給應用程式。linux上常用的i/o復用函式是select,poll和epoll_wait。需要指出的是，i/o復用函式本身是阻塞的，它們能提高程式效率的原因在於它們具有同時監聽多個i/o事件的能力。

sigio訊號也可以用來報告i/o事件。我們可以為乙個目標檔案描述符制定宿主程序，那麼被指定的宿主程序將捕獲到sigio訊號。這樣，當目標檔案描述符上有事件發生時，signo訊號的訊號處理函式將被觸發，我們也就可以在該訊號處理函式中對目標檔案描述符執行非阻塞i/o操作了。

從理論上說，阻塞i/o、i/o復用和訊號驅動i/o都是同步i/o模型。因為這三種i/o模型中，i/o的讀寫操作，都是在i/o事件發生之後，由應用程式來完成的。而posix規範所定義的非同步i/o模型則不同。

對非同步i/o而言，使用者可以直接對i/o執行讀寫操作，這些操作告訴核心使用者讀寫緩衝區的位置，以及i/o操作完成之後核心通知應用程式的方式。非同步i/o的讀寫操作總是立即返回，而不論i/o是否是阻塞的，因為真正的讀寫操作已經由核心接管。也就是說，同步i/o模型要求使用者**自行執行i/o操作（將資料從核心緩衝區讀入使用者緩衝區，或將資料從使用者緩衝區寫入核心緩衝區），而非同步i/o機制則由核心來執行i/o操作（資料在核心緩衝區和使用者緩衝區之間的移動是由核心在」後台「完成的）。你可以這樣認為，同步i/o向應用程式通知的是i/o就緒事件，而非同步i/o向應用程式通知的是i/o完成事件。

linux環境中，aio.h標頭檔案中定義的函式提供了對非同步i/o的支援。

兩種高效的事件處理模式

這兩種高效的事件處理模式為：reactor和proactor

> 隨著網路設計模式的興起，reactor和proactor事件處理模式應運而生。同步i/o模型通常用於實現reactor模式，非同步i/o模型則用於實現proactor模式。

reactor模式

reactor是這樣一種模式，他要求主線程(i/o處理單元,下同)只負責監聽檔案描述符上是否有事件發生，有的話就立即將該事件通知工作執行緒（邏輯單元，下同）。

除此之外，主線程不做任何其他實質性的工作。讀寫資料，接受新的連線，以及處理客戶請求均在工作執行緒中完成。

使用同步i/o模型（以epoll_wait為例）實現的reactor模式的工作流程是：

主線程往epoll核心事件表中註冊socket上的度就緒事件。

主線程呼叫epoll_wait等待socket上有資料可讀。

當socket上有資料可讀時，epoll_wait通知主線程。主線程則將socket可讀事件放入請求佇列。

睡眠在請求佇列上的某個工作執行緒被喚醒，它從socket讀取資料，並處理客戶請求，然後往epoll核心事件表中註冊該socket上的寫就緒事件。

主線程呼叫epoll_wait等待socket可寫

當socket可寫時，epoll_wait通知主線程。主線程將socket可寫事件放入請求佇列。

睡眠在請求佇列上的某個工作執行緒被喚醒，它往socket上寫入伺服器處理客戶請求的結果。

下圖總結了reactor模式的工作流程

圖中，工作執行緒從請求佇列中取出事件後，將根據事件的型別來決定如何處理它：對於可讀事件，執行讀操作和處理請求的操作；對於可寫事件，執行寫資料的操作。

因此上圖所示的reactor模式中，沒必要區分所謂的「讀工作執行緒」 和 「寫工作執行緒」

參考書籍 《linux高效能伺服器程式設計》

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