web優化必須瞭解的原理之I/o的五種模型和web的三種工做模式

web優化必須瞭解的原理之I/o的五種模型和web的三種工做模式

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圖解五種I/O模型

圖解web支持的三種工做模式

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 五種I/O：

 1）阻塞I/0

 2）非阻塞I/O

 3）I/O複用

 4）事件(信號)驅動I/O

 5）異步I/O

爲何要發起系統調用？

    由於進程想要獲取磁盤中的數據，而能和硬件打交道的只能是內核，進程通知內核說我要磁盤中的數據，此過程就是系統調用。

一次I/O的完成的步驟

    當進程發起系統調用時，這個系統調用就進入內核模式，而後開始I/O操做

I/O操做分爲兩個步驟；

    1、磁盤把數據裝載到內核的內存空間，

    2、內核的內存空間的數據copy到用戶的內存空間中(此過程是I/O發生的地方)

如下是進程獲取數據的詳細圖解過程；

     整個過程：此進程須要對磁盤中的數據進行操做，則會向內核發起一個系統調用，而後此進程，將會被切換出去，此進程會被掛起或者進入睡眠狀態，也叫不可中斷的睡眠，由於數據尚未獲得，只有等到系統調用的結果完成後，則進程會被喚醒，繼續接下來的操做，從系統調用的開始到系統調用結束通過的步驟：

①進程向內核發起一個系統調用，

②內核接收到系統調用，知道是對文件的請求，因而告訴磁盤，把文件讀取出來

③磁盤接收到來着內核的命令後，把文件載入到內核的內存空間裏面

④內核的內存空間接收到數據以後，把數據copy到用戶進程的內存空間(此過程是I/O發生的地方)

⑤進程內存空間獲得數據後，給內核發送通知

⑥內核把接收到的通知回覆給進程，此過程爲喚醒進程，而後進程獲得數據，進行下一步操做

I/O發生的地方纔會出現阻塞或非阻塞

    阻塞：進程發起I/O調用，進程又不得不等待I/O的完成，此時CPU把進程切換出去，進程處於睡眠狀態則此過程爲阻塞I/O

    阻塞I/O系統怎麼通知進程？

       I/O完成，系統直接通知進程，則進程被喚醒

阻塞I/O的圖解

  非阻塞：進程發起I/O調用，I/O本身知道需過一段時間完成，就當即通知進程進行別的操做，則爲非阻塞I/O

非阻塞I/O，系統怎麼通知進程？

   每隔一段時間，問內核數據是否準備完成，系統完成後，則進程獲取數據，繼續執行(此過程也稱盲等待)

非阻塞I/O的圖解：

I/O複用的圖解：

事件(信號)驅動I/O的圖解：

    水平觸發的事件驅動機制；內核通知進程來讀取數據，進程沒來讀取數據，內核須要一次一次的通知進程；

     邊緣觸發的事件驅動機制；內核只通知一次讓進程來讀取數據，進程能夠在超時時間以內隨時來讀取數據。

     nginx就採用了邊緣觸發的事件驅動機制，這就是爲何nginx的併發性比apache好，固然nginx的性能比apache好，還有其它方面，如nginx支持異步I/O，mmap(內存映射)等等

異步I/O的圖解：

  前四種I/O屬於同步操做，最後的一種則屬於異步操做

五種I/O模型的比較：

web的三種工做模式

Prefork工做原理

    主進程生成多個工做進程，由工做進程一對一的去響應客戶端的請求

  圖解Prefork工做原理：

Worker工做原理

    主進程生成多個工做進程，每一個工做進程生成一個多個線程，每一個線程去

響應客戶端的請求

   圖解Worker工做原理：

Event工做原理

    主進程生成多個工做進程，每一個工程進程響應多個客戶端的請求，當接收

到客戶端的I/O操做請求後，把I/O操做交給內核執行，進程去響應其餘客

戶端的請求，此進程最後接到內核的通知，而後經過此進程回覆客戶端的

請求結果，經過事件回調函數

  圖解Event工做原理：

    本博客是根據看相應的文章，寫出的本身對I/O的理解，可能並不精確，但願廣大博友多多指點，謝謝指教