IO模型

关键概念

内核空间、用户空间

• 操作系统的核心是内核，独立于其他应用程序，可以访问底层会保护的硬件，Linux为了防止用户进程直接操作内核，将虚拟地址空间，分成了用户空间和内核空间，用户空间就是用户进程所在的空间。

进程切换

• 为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行。这种行为被称为进程切换。因此可以说，任何进程都是在操作系统内核的支持下运行的，是与内核紧密相关的。

从一个进程的运行转到另一个进程上运行，这个过程中经过下面这些变化：

1. 保存处理机上下文，包括程序计数器和其他寄存器。
2. 更新PCB信息。
3. 把进程的PCB移入相应的队列，如就绪、在某事件阻塞等队列。
4. 选择另一个进程执行，并更新其PCB。
5. 更新内存管理的数据结构。
6. 恢复处理机上下文。

进程的阻塞

• 正在执行的进程，由于期待的某些事件未发生，如请求系统资源失败、等待某种操作的完成、新数据尚未到达或无新工作做等，则由系统自动执行阻塞原语(Block)，使自己由运行状态变为阻塞状态。可见，进程的阻塞是进程自身的一种主动行为，也因此只有处于运行态的进程（获得CPU），才可能将其转为阻塞状态。当进程进入阻塞状态，是不占用CPU资源的。

进程缓存区、内核缓冲区

• 缓冲区的出现是为了减少频繁的系统调用，由于系统调用需要保存之前的进程数据和状态等信息，而结束调用之后回来还需要恢复之前的信息，为了减少这种耗时耗性能的调用于是出现了缓冲区。在linux系统中，每个进程有自己独立的缓冲区，叫做进程缓冲区，而系统内核也有个缓冲区叫做内核缓冲区。
• 操作系统使用read函数把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区，write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区中

文件描述符fd

• 文件描述符（File descriptor）是一个用于表述指向文件的引用的抽象化概念。
• 文件描述符在形式上是一个非负整数。
• 实际上，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。
• 当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。
• 在程序设计中，一些涉及底层的程序编写往往会围绕着文件描述符展开。

五种模型

• 阻塞IO
• 非阻塞IO
• IO复用模型
• 信号驱动IO模型
• 异步IO

php-fpm 多进程同步阻塞模式
Redis I/O事件模型-epoll
MySQL 单进程多线程

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