I/O事件

I/O事件

最近在研究tornado和gevent，里面涉及了非阻塞I/O。在了解非阻塞I/O之前，需要先了解I/O事件

我们知道，内核有缓冲区。假设有两个进程A，B，进程B想读进程A写入的东西(即进程A做写操作，B做读操作)。进程A需要先写入到内核缓冲区中，然后B从内核缓冲区中读取，如图：

进程B会监听内核缓冲区的变化

I/O事件的阻塞与同步

1. 当内核缓冲区为空的时候，进程B会阻塞住
2. 当A往内核缓冲区写入时，内核缓冲区就不是空状态了，这时候就会唤醒进程B
3. 如果缓冲区满了，但是进程B没有被唤醒，就会通知进程A，告诉A不要再写入数据了，也就是进程A被阻塞
4. 当进程B被唤醒后，B就从缓冲区读取数据，由于B在读数据，缓冲区就不会是满的状态了，这时候就会通知A继续写数据，也就是进程A被唤醒
5. 如果进程A还没有唤醒，而缓冲区被B读完了（缓冲区为空），这时候就会阻塞进程B

阻塞I/O的缺点

在阻塞I/O情况下，一个线程只能处理一个流的I/O事件。也就是说，如果想处理多个流的I/O事件，就必须使用多进程(fork)，或者多线程——效率太低

处理I/O的第二种方法

除了使用阻塞I/O，还可以使用非阻塞I/O的方式。
最开始能想到的就是用轮询的方法：依次询问每个流，如果缓冲区不为空，就进行操作；否则，询问下一个流
但是这种方法效率很低，会白白浪费掉CPU资源。于是便引入了代理——poll

poll

poll代理可以同时观察很多I/O流事件，在空闲的时候(即没有I/O事件的时候)，会阻塞当前线程；当有I/O事件的时候，会被唤醒，然后把所有流轮询一遍
这样就能通过减少盲目的轮询来减少对CPU资源的浪费
但是，使用这个也有缺点：由于每次唤醒都需要把所有流都轮询一遍，当流很多的时候，轮询的时间会很长

poll进化版——epoll

epoll是基于事件的轮询，它会记录是哪个流产生了I/O事件，然后针对这个流来进行操作，大大降低了复杂度