看到這張圖你能夠完全理解嗎。

基于Linux epoll網絡編程細節處理：「鍊接」

網路io底層epoll：「鍊接」

提升服務器底層性能，異步解決方案：「鍊接」

1.多路複用的意思：多路複用的意思，就是在任何一路 I/O 有“事件”發生的情況下，通知應用程序去處理相應的 I/O 事件，這樣我們的程序就變成了“多面手”，在同一時刻仿佛可以處理多個 I/O 事件。

2.應用條件：

• 标準輸入文件描述符準備好可以讀。
• 監聽套接字準備好，新的連接已經建立成功。
• 已連接套接字準備好可以寫。
• 如果一個 I/O 事件等待超過了 10 秒，發生了超時事件。

3.中斷的概念：

在CPU運行着進程A時，進程B發起一個中斷請求IRQ，中斷處理程序進行處理請求，将進程A挂起，然後運行進程B。

中斷的過程：将當前運行的進程的運行信息保存到該進程的描述符。根據進程描述符的内核态堆棧指針切換到内核态。根據來到的IRQ在中斷表裡面查找所屬的中斷處理程序。運行該中斷處理程序。（看似是進程執行的中斷，但和進程沒什麼關系）

4.硬中斷的概念：

對于計算機硬件的，一般來說是與當時CPU請求是異步的（沒關系的），比如網關來了一個報文，

5.軟中斷的理解：

CPU在執行一段代碼段是 遇到問題，進行中斷，由用戶态切換到内核态。

6.每次中斷都有其對應的中斷處理程序。

7每個進程都在用戶态和内核态擁有一個堆棧。

8.為什麼要有兩種狀态（内核态、用戶态）

内核态和用戶态的”權限不同“。防止每個程序都分配過多資源。用戶态的進程能夠訪問的資源受到了極大的控制，而運行在内核态的進程可以“為所欲為”。

一個進程可以運行在用戶态也可以運行在内核态，那它們之間肯定存在用戶态和内核态切換的過程。

打一個比方：C庫接口malloc申請動态内存，malloc的實現内部最終還是會調用brk（）或者mmap（）系統調用來分配内存。

9.從用戶态到内核态切換可以通過三種方式：

1. 系統調用，這個上面已經講解過了，在我公衆号之前的文章也有講解過。其實系統調用本身就是中斷，但是軟件中斷，跟硬中斷不同。
2. 異常：如果當前進程運行在用戶态，如果這個時候發生了異常事件，就會觸發切換。例如：缺頁異常。
3. 外設中斷：當外設完成用戶的請求時，會向CPU發送中斷信号。

10.socket的小demo

11.socket底層邏輯圖

12.阻塞模式下的情況

（1）要傳輸的數據大于 輸出緩沖區的大小，需要分開傳輸，還沒傳輸的挂起。

（2）輸出緩沖區TCP正在輸出别的數據，需要TCP釋放輸出緩沖區才能寫。

（1）如果輸入緩存區沒有數據，則系統調用的方法挂起。

（2）緩沖區數據太多，每次read隻能讀一部分，需要一直慢慢讀直到讀完

13.非阻塞模式下

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（1）如果向輸出緩沖區寫的數據太多了 ，分批發送，但是會馬上告訴你發送了多少。

（2）如果空間為0，會馬上告訴你緩沖區滿了，由上次程序決定怎麼做。（而阻塞則會一直挂起，等待緩沖區釋放）

14.進程進行用戶态到内核态的切換過程：

　　1.從當前進程的描述符中提取其内核棧的ss0及esp0信息。

　　2.使用ss0和esp0指向的内核棧将當前進程的cs,eip,eflags,ss,esp信息保存起來，這個過程也完成了由用戶棧到内核棧的切換過程，同時保存了z暫停執行的程序的下一條指令。

　　3.将先前由中斷向量檢索得到的中斷處理程序的cs,eip信息裝入相應的寄存器，開始執行中斷處理程序，這時就轉到了内核态的程序執行了。

15.Linux的一切都是文件fd。

#include <sys/select.h> int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset,struct timeval *timeout);

1）maxfdpl 　　最大有效位。（因為fd_set是以bitmap來保存數據的 linux默認1024位bitmap 最大有效位之後不需要檢查）

2）fd_set *readset 　　可讀文件描述符集

3)fd_set *writeset　　 可寫文件描述符集

4)fd_set *exceptset　　 異常文件描述符集

5)timeout　　超時時間

Linux select函數的宏

#include <sys/select.h> intFD_ZERO(intfd, fd_set *fdset);//将描述符集全部置0 intFD_CLR(intfd, fd_set *fdset);// intFD_SET(intfd, fd_set *fd_set);//将某個位置位 intFD_ISSET(intfd, fd_set *fdset); //檢查某個位是否被置位

select函數缺點：

1）固定文件描述符1024位的bitmap，請求過大則無法描述，有大小限制

2）fd_set不可重用，每次都有重新置位

3）有用戶态到内核态切換的開銷

4）每次函數返回都需要O（n）的時間進行遍曆

我們将select函數的bitmap結構的fd_set變為 自己實現的pollfd

使用鍊表來進行文件描述，不存在大小限制問題。

19.同步調用、異步調用：

同步：B來向A拿取數據，B一直等到A正确交付數據。

異步：B來向A拿取數據，B見A還在準備則返回 進行自己的事情。

20.阻塞、非阻塞

A向B拿數據，C也向A要數據，C要等待 則是阻塞。

A向B拿數據，C也向A要數據，A同時服務B C 則是非阻塞。

同步與異步

• 同步： 同步就是發起一個調用後，被調用者未處理完請求之前，調用不返回。
• 異步： 異步就是發起一個調用後，立刻得到被調用者的回應表示已接收到請求，但是被調用者并沒有返回結果，此時我們可以處理其他的請求，被調用者通常依靠事件，回調等機制來通知調用者其返回結果。

同步和異步的區别最大在于異步的話調用者不需要等待處理結果，被調用者會通過回調等機制來通知調用者其返回結果。

阻塞和非阻塞

• 阻塞： 阻塞就是發起一個請求，調用者一直等待請求結果返回，也就是當前線程會被挂起，無法從事其他任務，隻有當條件就緒才能繼續。
• 非阻塞： 非阻塞就是發起一個請求，調用者不用一直等着結果返回，可以先去幹其他事情。

21.網絡通信例子

服務端

客戶端

我們可以看到服務端有2個方法 accept和read都在阻塞，這就是我們的BIO（同步阻塞I/O模式）

優化：我們可以使用多線程、線程池等來優化，關鍵是有很多不活躍的線程時，占用資源過多，上下文切換過多。

22.使用NIO優化通信例子（服務器端 客戶端無所謂）

23.windows的NIO是select linux的NIO底層是eqpoll。

Redis的NIO是epoll，隻能在Linux環境運行，但是有win版本，是大神修改了redis代碼。

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