端口复用

默认情况下，一个port只允许绑定一个socket，其他socket不允许绑定该port
例如，当出现time_wait时，服务端未释放TCP连接的socket占用着端口，其他客户端的请求想连接服务端时则无法连接

端口复用允许多个socket在同一ip:port上绑定和监听
例如，父进程监听P端口，多个client端过来连接，父进程fork多个子进程一一处理，父子进程们共用P端口。这样一来，即使出现大量time_wait，那些想要连接server的客户端依然可以正常连接，不会影响正常的业务

阻塞式IO和非阻塞式IO

阻塞式IO指进程/线程进行IO时，处于阻塞态，直到IO完成才继续往下运行
非阻塞式IO指进程/线程进行IO时，IO函数会立刻返回一个结果而不管IO是否完成，使得进程/进程继续往下运行
以老王买票为例——买到票为IO完成
阻塞式IO：到火车站发现没票，不吃饭不睡觉一直等了7天7夜等到别人退票
非阻塞式IO：到火车站发现没票，第二天再来问，没有，第三天再来，直到有票

I/O多路复用

先上定义：一个线程并发交替地顺序完成多个socket的I/O操作，就叫I/O多路复用。必须明确的是，“复用”指复用同一个线程

• 历史背景：
  如果每个socket都单独由一个线程处理，那么处理socket的线程内的

int iresult = recv(s, buffer, 1024)

这个语句会等待对端的数据发送过来，要是对端没有发送数据，这个语句就会阻塞在这里，直到有数据可读。因此，阻塞式IO可能导致大量的线程都等待数据而阻塞，白白消耗资源
当然，我们也可以使用非阻塞IO，即读不到数据时返回一个错误标记，然后过段时间再来查有没有数据读。读不到-下次读这段时间内，线程也没事干，同样处于阻塞态

• 改进：
  从上面可以看到，反正只要没读到数据，处理socket的线程都会被阻塞。那我们可以把多个socket都交给一个线程处理，这样即使这多个socket全部没数据读，也只阻塞一个线程而已。也就是I/O多路复用

• 进程或线程调用select()/poll()/epoll()I/O多路复用
  select()/poll()/epoll()是3个系统调用function，进程或者线程可以通过调用它们实现I/O多路复用。调用它们之后进程或线程会从用户空间进入内核空间，直到它们返回

  • select()机制：基于轮询+数组。线程将要监控的系列socket的描述字(fd, file descriptor)加入数组，然后调用select()后线程会阻塞并等待select()这个系统调用返回。当数据到达时，fd状态改变，对应socket被激活，select函数返回(注意这里返回的是全部fd，具体哪个socket可读还要线程遍历一次才知道)。线程发起read请求，读取数据并继续执行
    Linux-io多路复用之select（图片源于网络）
    需要注意的是，线程向内核读数据时，必须使用非阻塞IO进行读取，也就是如果读不到数据的话这个线程不可以阻塞在那里。因为select返回有socket可读，但未必能读到数据——Under Linux, select() may report a socket file descriptor as "ready for reading", while nevertheless a subsequent read blocks. 【select()会返回可读，但可能在读的时候造成阻塞】This could for example happen when data has arrived but upon examination has wrong checksum and is discarded. 【比如数据来了但校验和经计算不对又被丢弃，变成无数据可读】There may be other circumstances in which a file descriptor is spuriously reported as ready. 【还有一些其他情况会造成通知可读但读时无数据而阻塞的情况】Thus it may be safer to use O_NONBLOCK on sockets that should not block.【因此必须配合使用非阻塞IO，即read不到数据时线程不阻塞，而是让read立刻返回一个错误，如EWOULDBLOCK】
  • poll()机制：原理与select()一致，但基于轮询+链表。因此，select()一次可监听的socket受到数组size的约束，而poll()则没有上限
  • epoll()机制：由于select()和poll()在返回时不能明确哪个socket可读，要遍历查询，而epoll()则进行了改进，为每个fd（file descriptor）注册回调，I/O准备好时，会执行回调，效率比select和poll高很多

暂时记录，如日后发现有理解不当之处再行修正