一、前言

       工作大半年了，就在昨天，一个朋友突然说起多路复用，于是懵了。虽然还记得一些东西，比如select，比如epoll等。但要我清晰地解释多路复用是啥，却怎么也开不了口，显而易见，对于之前学习过的知识，已经要忘得差不多了。

       果然，知识要时常温故，才能不忘记。于是，才有了写这篇博客的想法。

       为了不钓大家胃口，我先在这里把多路复用的概念简要跟大家提一下，看完之后若有不懂，再继续往下看。

       以阻塞I/O举例，我们知道，常规的阻塞I/O模型只能阻塞一个I/O操作。那么，我们想要阻塞两个甚至更多的I/O该怎么办呢是，I/O复用模型应运而生。正因为I/O复用模型能够阻塞多个I/O操作，所以才有了多路复用的概念。

       本篇博客部分内容摘抄自 络，若侵害他人权益，请评论或者私信告之。

二、一切皆文件与I/O流操作

       谈起I/O模型，我们需要先知道，什么是I/O。

       我们都知道unix(like)世界里，一切皆文件。而文件是什么呢件其实就是一串二进制流，不管socket，还是FIFO、管道、终端，对我们来说，一切都是文件，一切都是流。

       在信息交换的过程中，我们都是对这些流进行数据的读写操作，简称为I/O操作(input and output)。往流中读出数据，系统调用read；写入数据，系统调用write。不过话说回来了 ，计算机里有这么多的流，我怎么知道要操作哪个流呢，就是文件描述符，即通常所说的fd。一个fd就是一个整数。所以，对这个整数的操作，就是对这个文件（流）的操作。

       若创建一个socket，通过系统调用会返回一个文件描述符，那么剩下对socket的操作就会转化为对这个描述符的操作。

三、I/O模型

       在《Unix 络编程》一书中提到了五种IO模型，分别是：阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO、信 驱动IO以及异步IO。

3.1、阻塞IO与非阻塞IO

       谈起阻塞这个概念，理解起来应该不算太难，举个简单的例子。

       奶茶，大家都爱喝，但是我们都知道，通常奶茶店都有很多人，但是我们又想要喝。此时，我们就有两种选择：一种是选择到店铺里面排队，一直在那里等，直到轮到自己为止，在此期间，自己哪里都去不了，不能去做其他事，这就是所谓的阻塞；另一种选择是点外卖，因为想要喝到奶茶，所以隔一会儿就通过外卖软件去确认外卖的位置，不过其他时间可以用来做其他的事情，这就是所谓的非阻塞。

       Linux下，所有的系统IO调用都是阻塞式的，若想实现非阻塞，那就必须加入适当的参数。

       比如open函数，他有三个参数，分别是：文件路径、打开方式和文件权限，它默认是阻塞的，若想实现非阻塞，那么就需要在打开方式这里或上“O_NONBLOCK”，这样我们就能以非阻塞的方式打开文件了。其他很多函数同理。

3.2、多路复用IO

       在前言中，我们已经知道了多路复用IO的概念了，那么现在来具体讲解一下怎么实现多路复用。

       在Linux的系统调用中，比如read、open等函数，默认都是阻塞式的，而且针对的对象，只能有一个。而如果我们想要进行 络编程，在面对 络编程中极其庞大的数据并发时，若是还用只能针对一个对象的I/O操作，恐怕有多少个对象就需要创建多少个线程去处理才行。但实际上，我们并不能这么做。而这时候，可能就会想，要是有一个能够同时监控多个对象的I/O操作就太棒了。很好，有了这样的思维，select、poll、epoll等函数才应运而生。

3.2.1、select函数

       下面是select函数原型。

       select函数调用过程：

       – 设置文件描述符；

       – 设置监视范围及超时；

       – 调用select函数后查看结果。

       示例代码：

3.3、信 驱动IO

       通过调用sigaction注册信 函数，可以实现信 驱动IO。

       这里解释一下什么是信 驱动IO。

       当我们调用sigaction注册信 函数后，内核会立即返回，应用进程可以继续执行，也就是说等待数据阶段应用进程是非阻塞的。内核在数据到达时向应用进程发送 SIGIO 信 ，应用进程收到之后在信 处理程序中使用读的操作，可将数据从内核复制到应用进程中。

3.4、异步IO

       异步IO进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了。

       异步IO和信 驱动IO如何实现这里就暂时不讲了，后面会单独出一篇博客来讲解。

       自己出卖自己：（咳咳，因为很少用到，实际上博主也没深入研究过这东西，目前只掌握理论。）

3.5、异步IO与其他IO

       看到这里，可能会有人疑惑，不是所有IO模型都介绍完了吗里弄个异步IO与其他IO是要做什么/p>

       其实，这里我只是想补充一些大家可能会遗漏，面试中可能会问到的东西。

       那就是，异步IO与其他IO的区别者，信 驱动IO、多路复用IO等算是异步还是同步/p>

       这里，可以告诉大家的是，除了异步IO，其他几种IO模型统统都是同步IO。

3.5.1、同步与异步

       同步IO操作：导致请求进程阻塞，直到IO操作完成。
       异步IO操作：不导致进程阻塞。

       诶，看到这儿，是不是有人就疑惑了，这两种怎么能这么定义区分呢意思是非阻塞IO还是阻塞的不成/p>

       别急，继续往下看。

       可以看到，除了异步IO，其他的IO模型都被阻塞在将数据从内核空间复制到用户空间这一步了。

       这才是同步IO与异步IO真正的区别。

3.5.2、阻塞/非阻塞

       在处理（ 络）IO 的时候，阻塞和非阻塞都是同步IO，阻塞与非阻塞的区分在于 络IO时进行IO操作的线程会不会挂起，其实对于某些IO模型来说，阻塞非阻塞其实比较难定义，比如select模型中指用户线程不会阻塞于recvfrom等 络IO操作上，但在select操作本身上是阻塞的，不过因为 络IO并未阻塞的原因仍称selec模型为非阻塞的模型。

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