欧美色图亚洲色图在线观看不卡,亚欧美在线观看一区二区,亚洲中文字幕无码久久精品

閱讀本文你將收獲：

知道框架高性能的根本原因
了解進程，線程切換開銷在哪里
熟悉阻塞與非阻塞IO，同步與異步調(diào)用的區(qū)別

大綱：

討論一個高性能框架甚至語言的時候，我們在討論什么？
三大網(wǎng)絡模型阻塞IO+多進程阻塞IO+多線程非阻塞IO+IO多路復用
五種網(wǎng)絡IO簡介
網(wǎng)絡IO的本質(zhì)
如何區(qū)分阻塞IO和非阻塞IO
如何區(qū)分同步和異步
個人整理的網(wǎng)絡IO思維導圖

1.討論一個高性能框架甚至語言的時候，我們在討論什么

我相信大家肯定聽過什么阻塞/非阻塞IO，同步/異步調(diào)用，我也嘗試過死記概念，結果大家應該都有體會，過一陣子就忘記了。知其然而不知其所以然~然并卵。

大家在選擇一門語言或者一個框架的時候肯定優(yōu)先看它的性能，也就是并發(fā)量，例如常用的測試手段，就是用該語言或者框架寫個http server服務器，對于http請求返回一個“hello，world！”，利用wrk進行壓測，看看每分鐘請求量最高能到多少，在4核8G的Ubuntu服務器上跑該http服務，利用wrk壓測，gin框架每分鐘能處理的請求量接近300W！這是相當優(yōu)秀的！

前一陣子在go meet up深圳討論語言性能的時候，有位老哥說同等業(yè)務與機器，php每秒請求量大概在300多，處理三萬并發(fā)量的服務程序， go需要一臺服務器，而PHP需要一百臺。 我當時非常震驚，為什么語言之間的差別這么大，是什么原因造成這個巨大的差別呢？我問Boss Lee(meet up講師，一位技術大佬)，他跟我說因為PHP是一個請求開一個進程處理，注意是進程而不是線程！

那為什么用進程處理請求會造成性能差別這么大，甚至到了一百臺服務器的差別呢？（一百臺服務器一年得上百萬吧~）

經(jīng)過我查閱資料，得出了是 網(wǎng)絡IO模型造成了性能根本上的差別 這一結論！

這里直接說結論：PHP是阻塞IO+多進程模型，大名鼎鼎的Netty(JAVA)框架是主從reactor+worker threads 模式。

為什么？因為CPU切換進程或線程所帶來的性能損耗是巨大的，主從reactor模式解決了IO分發(fā)的高效率問題！

這里先記住結論，后文看解析

2.三大網(wǎng)絡模型

2.1阻塞IO+多進程

服務器初始監(jiān)聽在lisnted_fd到接字上，此時一個客戶端發(fā)起連接請求，連接成功后產(chǎn)生連接套接字，此時父進程fork出一個子進程，子進程拿到連接套接字，并以此與客戶端通信。在這種網(wǎng)絡模型下，父進程關心的是監(jiān)聽套接字，子進程關心的是連接套接字。

連接分配第一個客戶端.png

連接分配第二個客戶端.png

這種網(wǎng)絡模型編程簡單，但是效率不高。

2.2阻塞IO+多線程

進程切換上下文代價是相當高的，有一種類似進程，但是切換開銷比進程小的東西，那就是線程。

為什么說線程切換比進程切換開銷要小呢？

因為線程由操作系統(tǒng)內(nèi)核管理，在同一個進程中，所有的線程共享該進程的整個虛擬地址空間，包括代碼、數(shù)據(jù)、堆、共享庫等。

我們的代碼被CPU執(zhí)行需要一些數(shù)據(jù)支撐的，這就是所謂的上下文，包括但不限于程序計數(shù)器需要告訴CPU代碼執(zhí)行到哪里了，寄存器中存放了一些計算中間值，內(nèi)從中存放了當前一些變量等。從一個計算場景切換到另一個計算場景，這些值都需要重新載入，這就是上下文切換。

2.2非阻塞IO+IO多路復用

使用poll和epoll可以設計出基于套接字滿足高性能，高并發(fā)的事件驅(qū)動程序。

事件驅(qū)動模型，叫做 reactor模型，或者Even loop模型。 是不是很熟悉？這個模型的核心有兩點：

存在一個無限循環(huán)的事件分發(fā)線程，叫reactor線程，或者Even loop線程。這個分發(fā)線程背后的技術就是poll與epoll這類的IO多路復用技術。
所有的IO操作都可抽象為事件，每個事件必須有回調(diào)函數(shù)來處理。acceptor上有連接建立，已連接套接字的發(fā)送緩沖區(qū)可以寫，通信管道pipe上有數(shù)據(jù)可以讀，這些事件通過事件分發(fā)，都能被檢測并調(diào)用回調(diào)函數(shù)處理。

單reactor模型 + worker threads該模型是將acceptor上連接建立事件，和已連接套接字的IO事件的分發(fā)由一個reactor線程去執(zhí)行，由工作線程去處理耗時操作，例如數(shù)據(jù)庫讀取，文件解析，計算等等。單reactor模型 + worker threads.png

主從reactor模型 + worker threads當所有acceptor的連接建立事件和已連接套接字的IO事件交由一個reactor線程處理，在并發(fā)量較高的情況下，這個reactor線程會 忙不過來 ，表現(xiàn)在客戶端連接建立成功率偏低。

那么主從模式的核心思想就在于，主reactor上只監(jiān)聽acceptor上成功建立的連接事件，并將其分發(fā)給從reactor線程，從reactor線程只需要負責已連接套接字上的IO事件。

主從reactor模型 + worker threads.png

總結：我們通過主reactor線程來分發(fā)成功建立的套接字，通過從reactor線程來分發(fā)已連接套接字上的IO事件，通過工作線程來處理耗時操作！更進一步---通過用戶態(tài)自己建立的協(xié)程機制來調(diào)度業(yè)務處理程序，用戶態(tài)自己管理協(xié)程間切換，避免了CPU切換線程，又能為程序帶來更高的處理效率！

3. 五種網(wǎng)絡IO簡介

阻塞IO
非阻塞IO
IO多路復用
異步IO
信號驅(qū)動IO

阻塞IO：

當應用程序調(diào)用阻塞IO完成某個操作時，應用程序會被掛起，感覺上應用程序像是被“阻塞”了一樣。實際上，內(nèi)核所做的事情是將CPU時間切換給了其他有需要的進程，網(wǎng)絡應用程序在這種情況下就會得不到CPU時間做該做的事情。

非阻塞IO：

當應用程序調(diào)用非阻塞IO完成某個操作時，內(nèi)核立即返回，不會把CPU時間讓出給其他進程，應用程序在返回后可以得到足夠的CPU時間做其他的事情。

IO多路復用：

我們可以把標準輸入、套接字都看作IO的一路，多路復用的意思，就是在任何一路IO有“事件”發(fā)生的情況下，通過應用程序去處理相應的IO事件，這樣我們的程序就“好像”在同一時刻處理多個IO事件。

異步IO：

當一個異步過程調(diào)用發(fā)出后，調(diào)用者不能立刻得到結果。實際處理這個調(diào)用的部件在完成后，通過狀態(tài)、通知和回調(diào)來通知調(diào)用者。

信號驅(qū)動IO：

應用進程使用 sigaction 系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核立即返回，應用進程可以繼續(xù)執(zhí)行。當數(shù)據(jù)報準備好讀取時，內(nèi)核就為該進程產(chǎn)生一個SIGIO信號，我們隨后可以在信號處理函數(shù)中讀取數(shù)據(jù)報，也可以立即通知主循環(huán)，讓他讀取數(shù)據(jù)。

4.網(wǎng)絡IO的本質(zhì)

網(wǎng)絡IO的本質(zhì)就是socket流的讀取，通常一次IO讀操作會涉及到兩個對象和兩個階段。

兩個對象：

用戶進程（線程）
內(nèi)核對象

兩個階段：

等待數(shù)據(jù)流準備
從內(nèi)核向進程復制數(shù)據(jù)

對于socket流而言：

第一步通常涉及等待網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)分組到達，然后被復制到內(nèi)核的某個緩沖區(qū)。
第二步把數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)復制到進程緩沖區(qū)。

5. 如何區(qū)分阻塞IO和非阻塞IO

阻塞IO發(fā)起的read請求，線程會被掛起，一直等到內(nèi)核數(shù)據(jù)準備好，并把數(shù)據(jù)從內(nèi)核區(qū)域拷貝到應用程序的緩沖區(qū)中，拷貝完成后，read請求調(diào)用才返回。

阻塞IO.png

非阻塞IO的read請求在數(shù)據(jù)為準備的情況下立即返回，應用程序可以不斷查詢內(nèi)核，直到數(shù)據(jù)準備好，內(nèi)核將數(shù)據(jù)拷貝到應用程序緩沖區(qū)并完成這次read調(diào)用。

非阻塞IO.png

6. 如何區(qū)分同步和異步

同步調(diào)用與 異步調(diào)用 是對于獲取數(shù)據(jù)的過程而言的，前面的幾種最后獲取數(shù)據(jù)的read操作調(diào)用，都是同步的，即在read調(diào)用時，內(nèi)核將數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到應用程序空間，這個過程是在read函數(shù)中同步進行的。