网络IO模型的介绍引出nginx的网络IO模型

Linux服务器开发 2020-11-10 16:01:14
网络 模型 IO 介绍 引出


  1. 什么是IO?
简单来说就是输入输出
  1. 网络IO经历步骤

  1. 用户在获取网络资源是在进入网卡,经过网络七层模型将请求交给nginx用户进程
  2. 用户进程无法直接获取磁盘上的资源,会将请求获取什么资源翻译并转发给内核,内核驱动磁盘寻道找到文件(最耗时间的环节)
  3. 文件同样也不能直接交给用户进程,首先磁盘将文件放至内核缓冲区,然后内核告知用户进程请求的资源结果已准备好(耗时比较短)
  4. 内核缓冲区将文件拷贝一份至用户进程缓冲区,用户进程拿到文件 构建响应报文,通过http回传给用户

总结:

IO总共要经历两个阶段

1.磁盘读取数据,将数据拷贝至内核缓冲区

2.将内核缓冲区数据拷贝至用户进程缓冲区


  1. 网络IO模型种类

同步阻塞


比如你要去完成这样一件事情,把水烧开,灌入暖瓶

现在给你一口普通的锅,你也不知道水什么时候可以烧开,你决定守在旁边等待水开。

这个时候的你是什么也做不了的,是不是觉得很浪费时间

当水开了就需要你把水灌入暖瓶,你还是做不了其他的事情

同步非阻塞


比如还是烧一锅开水,你还是不知道水什么时候会开,你选择了另外一个策略,去忙其它的事情但是要时不时看下谁开没开

改进了什么呢?


你可以在空挡时间忙其它的事情

增加了什么麻烦呢?


  1. 你得时不时的确认水开没开(就意味着得不停的调用cpu,占用cpu资源)
  2. 可能你上一次刚看的时候水没开,等你刚看完水开了,那就得等下一次查看的时候才能发现,增加了延迟,等你知道了水开了,自己去把水灌好

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异步阻塞


这个就比较二了

假如给你一个智能热水壶,水开了会自动的提醒你的,但是你还是要傻傻的等

完全没有利用好智能热水壶的优势(不做解释)

同步异步:关注的是消息的通知机制

阻塞非阻塞:关注的是在收到结果之前调用者的状态是等待还是忙自己的事情

IO多路复用


还拿烧水的例子

不要你来管水开没开,直接交给一个代理,假如代理名叫select,select在那帮你监控水开没开,捎带他还会看饭有没有煮好,你把所有的事情都交代给它,可以去忙自己的事情了在饭还没熟,水还没开的时候select就处于一个等待的状态,假如这个时候水开了select会水开了的结果写到一个小黑板你可以看到并知道水开了,不需要你去查看水开没开,接下来由你将烧开的水灌进暖瓶(用户进程前半部分不阻塞,后半部份阻塞)

select、poll、epoll的区别


无论是select、poll、epoll都可以面对多个用户进程的请求,它相当于一个代理人,收集很多用户进程的请求,他帮你从磁盘上获取数据,复制到内核中,那么这个数据准备没准备好它的实现机制是不一样的

通知方式:假设有一个用户数据准备好了,那么还有很多用户数据还没有准备好,那么如何通知?

select和poll是遍历扫描,效率低下

epoll采用回调机制,epoll会主动通知,效率更高(nginx支持)

信号驱动IO


举例:比如我们的智能热水壶我么设定好烧水以后,会给你一个反馈结果为设定成功,然后你就可以去忙其他的事情了,等到水烧开了会发给你一条短息,这个时候你再回去把水灌入暖瓶

通知机制: 水平触发:多次通知 边缘触发:只通知一次

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