I/O流
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概念
（1）c++中將資料的輸入輸出稱之為流(stream)，在c++中，流被定義為類，成為流類(stream class)，其定義的物件為流物件，
（2）檔案，套接字(socket)，管道(pipe)等能夠進行I/O操作的物件，可以被看做為流
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作業機制
（1）大多數檔案系統的默認I/O操作都是快取I/O，在Linux的快取I/O機制中，讀取資料時，都會將資料先拷貝到作業系統內核的緩沖區中，然后將作業系統內核緩沖區的資料拷貝到應用程式的地址空間，寫的程序則相反，
（2）快取I/O使用作業系統內核緩沖區，在一定程度上分離了應用程式空間和實際的物理設備，通過將資料寫入緩沖區后，再一次性處理，減少了讀盤的次數，從而提高了性能
I/O模型
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同步與異步：關注的是訊息通信機制
同步(synchronous)：呼叫者會一直“等待”被呼叫者回傳訊息，才能繼續執行，在此期間，呼叫者不能做其它事
異步(asynchronous)：被呼叫者通過狀態、通知或回呼機制主動通知呼叫者被呼叫者的運行狀態，在此期間，呼叫者可以邊“等待”，邊做其它事
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阻塞和非阻塞：關注呼叫者的狀態
阻塞(blocking)：呼叫者一直“等待”所處的狀態
非阻塞(blocking)：呼叫者能夠邊“等待”，邊做其它事的狀態
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同步I/O
（1）阻塞式I/O：程式發出I/O請求，如果內核緩沖區為空，此時進行讀操作，那么該程式就會阻塞
（2）非阻塞式I/O：程式發出I/O請求，如果內核緩沖區為空，此時進行讀操作，此時就會立刻回傳一個錯誤
（3）I/O復用
? a. 這是一種機制，程式注冊一組檔案描述符給作業系統，監視多個描述符，一旦某個描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒），能夠通知程式進行相應的讀寫操作，表示“我要監視這些fd是否有I/O事件發生，有了就告訴程式處理”，
? b. 當多個I/O流共用一個等待機制時，該模型會阻塞行程，但是行程時阻塞在這種機制的系統呼叫上，不是阻塞在真正的I/O操作上
? c. I/O多路復用需要和非阻塞I/O一起使用，非阻塞I/O和I/O多路復用式相對獨立的，非阻塞I/O僅僅指流物件立刻回傳，不會被阻塞；而I/O多路復用只是作業系統提供的一種便利的通知機制，
（4）信號驅動式I/O
? a. 用戶行程可以通過系統呼叫注冊一個信號處理程式，然后主程式可以繼續向下執行，當有I/O操作準備就緒時，由內核通知觸發一個SIGIO信號處理程式執行，然后將用戶行程所需要的資料從內核空間拷貝到用戶空間
? b. 此模型的優勢在于等待資料報到達期間行程不被阻塞，用戶主程式可以繼續執行，只要等待來自信號處理函式的通知，
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異步I/O
? a. 程式行程向內核發送I/O呼叫后，不用等待內核回應，可以繼續接受其他請求，內核呼叫的I/O如果不能立即回傳，內核會繼續處理其他事物，直到I/O完成后將結果通知給內核
? b. 信號驅動式IO是由內核通知我們何時啟動一個IO操作，而異步IO是由內核通知我們IO操作何時完成，
I/O復用模型
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select
select的大致作業流程：
（1）采用陣列組織檔案描述符
（2）通過遍歷陣列的方式，監視檔案描述符的狀態(可讀，可寫，例外)
（3）如果沒有可讀/可寫的檔案描述符，行程會阻塞等待一段事件，超時就回傳
（4）當有一個可讀/可寫的檔案描述符存在時，行程會從阻塞狀態醒來
（5）進行無差別輪詢，找出能夠操作的I/O流，若處理后，會移除對應的檔案描述符
select的缺點：
（1）每次呼叫select，都需要把檔案描述符集合從用戶空間貝到內核空間，這個開銷在I/O流很多時會很大
（2）同時每次呼叫select都需要在內核遍歷傳遞進來的所檔案描述符陣列，這個開銷在I/O流很多時也很大
（3）select支持的檔案描述符數量太小了，默認是1024
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poll
（1）采用鏈表組織檔案描述符
（2）原理和select一致
（3）只是解決了支持的檔案描述符受限的缺點
（4）select和poll都是水平觸發：找到可操作的I/O流并通知行程，但行程本次沒有處理，檔案描述符沒有被移除，下次輪詢時依舊會通知
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epoll
作業原理：
（1）紅黑樹和就緒鏈表，紅黑樹用于管理所有的檔案描述符，就緒鏈表用于保存有事件發生的檔案描述符，
（2）接收到I/O請求，會在紅黑樹查找是否存在，不存在就添加到紅黑樹中，存在則將對應的檔案描述符放入就緒鏈表中
（3）如果就緒鏈表為空，行程則阻塞否則遍歷就緒鏈表，并通知應用行程處理檔案描述符對應的I/O
作業模式：
（1）LT模式(水平觸發)：檢測到可處理的檔案描述符時，通知應用程式，應用程式可以不立即處理該事件，后續會再次通知
（2）ET模式(邊緣觸發)：檢測到可處理的檔案描述符時，通知應用程式，應用程式必須立即處理該事件，如果本次不處理，則后續不再通知
參考資料
IO五種模型和select與epoll作業原理（引入nginx） - osc_1ont5xz2的個人空間 - OSCHINA - 中文開源技術交流社區
IO模型：同步、異步、阻塞、非阻塞 | 神奕的博客 (songlee24.github.io)
(3) io復用與epoll模型詳解_個人文章 - SegmentFault 思否
(3) Linux IO模式及 select、poll、epoll詳解_人云思云 - SegmentFault 思否
Linux 網路編程的5種IO模型：多路復用(select/poll/epoll) - 黃樹超 - 博客園 (cnblogs.com)
(3) 網路編程——select模型（總結）_個人文章 - SegmentFault 思否
網路編程之IO模型與Epoll - 簡書 (jianshu.com)
徹底搞懂epoll高效運行的原理 - 簡書 (jianshu.com)
如果這篇文章說不清epoll的本質，那就過來掐死我吧！ （3） - 知乎 (zhihu.com)
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標籤：Linux
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