web優化必須了解的原理之I/o的五種模型和web的三種工作模式

web優化必須了解的原理之I/o的五種模型和web的三種工作模式

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圖解五種I/O模型

圖解web支援的三種工作模式

 五種I/O：

 1）阻塞I/0

 2）非阻塞I/O

 3）I/O複用

 4）事件(信号)驅動I/O

 5）異步I/O

為什麼要發起系統調用？

    因為程序想要擷取磁盤中的資料，而能和硬體打交道的隻能是核心，程序通知核心說我要磁盤中的資料，此過程就是系統調用。

一次I/O的完成的步驟

    當程序發起系統調用時，這個系統調用就進入核心模式，然後開始I/O操作

I/O操作分為兩個步驟；

    1、磁盤把資料裝載到核心的記憶體空間，

    2、核心的記憶體空間的資料copy到使用者的記憶體空間中(此過程是I/O發生的地方)

以下是程序擷取資料的詳細圖解過程；

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     整個過程：此程序需要對磁盤中的資料進行操作，則會向核心發起一個系統調用，然後此程序，将會被切換出去，此程序會被挂起或者進入睡眠狀态，也叫不可中斷的睡眠，因為資料還沒有得到，隻有等到系統調用的結果完成後，則程序會被喚醒，繼續接下來的操作，從系統調用的開始到系統調用結束經過的步驟：

①程序向核心發起一個系統調用，

②核心接收到系統調用，知道是對檔案的請求，于是告訴磁盤，把檔案讀取出來

③磁盤接收到來着核心的指令後，把檔案載入到核心的記憶體空間裡面

④核心的記憶體空間接收到資料之後，把資料copy到使用者程序的記憶體空間(此過程是I/O發生的地方)

⑤程序記憶體空間得到資料後，給核心發送通知

⑥核心把接收到的通知回複給程序，此過程為喚醒程序，然後程序得到資料，進行下一步操作

I/O發生的地方才會出現阻塞或非阻塞

    阻塞：程序發起I/O調用，程序又不得不等待I/O的完成，此時CPU把程序切換出去，程序處于睡眠狀态則此過程為阻塞I/O

    阻塞I/O系統怎麼通知程序？

       I/O完成，系統直接通知程序，則程序被喚醒

阻塞I/O的圖解

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  非阻塞：程序發起I/O調用，I/O自己知道需過一段時間完成，就立即通知程序進行别的操作，則為非阻塞I/O

非阻塞I/O，系統怎麼通知程序？

   每隔一段時間，問核心資料是否準備完成，系統完成後，則程序擷取資料，繼續執行(此過程也稱盲等待)

非阻塞I/O的圖解：

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I/O複用的圖解：

<a target="_blank" href="http://blog.51cto.com/attachment/201309/205635176.png"></a>

事件(信号)驅動I/O的圖解：

    水準觸發的事件驅動機制；核心通知程序來讀取資料，程序沒來讀取資料，核心需要一次一次的通知程序；

     邊緣觸發的事件驅動機制；核心隻通知一次讓程序來讀取資料，程序可以在逾時時間之内随時來讀取資料。

     nginx就采用了邊緣觸發的事件驅動機制，這就是為什麼nginx的并發性比apache好，當然nginx的性能比apache好，還有其它方面，如nginx支援異步I/O，mmap(記憶體映射)等等

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異步I/O的圖解：

<a target="_blank" href="http://blog.51cto.com/attachment/201309/210054915.png"></a>

  前四種I/O屬于同步操作，最後的一種則屬于異步操作

五種I/O模型的比較：

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web的三種工作模式

Prefork工作原理

    主程序生成多個工作程序，由工作程序一對一的去響應用戶端的請求

  圖解Prefork工作原理：

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Worker工作原理

    主程序生成多個工作程序，每個工作程序生成一個多個線程，每個線程去

響應用戶端的請求

   圖解Worker工作原理：

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Event工作原理

    主程序生成多個工作程序，每個工程程序響應多個用戶端的請求，當接收

到用戶端的I/O操作請求後，把I/O操作交給核心執行，程序去響應其他客

戶端的請求，此程序最後接到核心的通知，然後通過此程序回複用戶端的

請求結果，通過事件回調函數

  圖解Event工作原理：

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    本部落格是根據看相應的文章，寫出的自己對I/O的了解，可能并不精确，希望廣大博友多多指點，謝謝指教

本文轉自 jie783213507 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/litaotao/1289790，如需轉載請自行聯系原作者