Linux IO多路复用底层原理(刚接触,知识还不成体系，等懂得

Linux 操作系统中断

1. 什么是系统中断

   系统处理中断的过程： 首先由需要紧急处理的程序向处理器发送中断请求，处理器收到请求后进行中断响应
   暂停现行程序，并保存(现行程序的现场)，然后引出中断处理程序处理。中断处理程序(中断处理服务程序)
   会转而从等待队列中取出进程并调入运行队列中

   • 中断：是处理器对软件发出的需要关注的事件的响应。是用来处理中断请求的。它能使处理器在运行过程中对外部事件发出的 中断请求进行及时地处理，处理完成后又立刻返回断点，继续进行处理器原来的工作。

   • 中断请求：是由"紧急事件"向处理器发出的申请，这个申请请求处理器先停下"自己手头的工作"，然后处理发出申请的"紧急事件"

   • 中断响应：是中央处理器发现已有中断请求时，暂停现行的程序保存现行程序的状态(现场),并自动引出中断处理程序的过程

   系统处理中断的过程
   • 硬中断: 一般都是由外部硬件发出的（比如键盘，鼠标，网卡等）中断，一般是异步的随时可能发生的中断。
     • 异步中断：指cpu外部产生的，对于执行程序来说，这种中断完全是异步的，因为不知道什么时候发生cpu对其的响应完全是被动的
   • 软中断: 也称内中断，是由执行某些指令引起的

2. BIO和NIO

   • BIO: Blocked IO 阻塞IO当试图对文件进行读写时，如果当时没有东西可读，或者暂时不可写，程序就进入等待状态，直到有东西可读或者可写为止（强迫症，必须这件事做完才能做其他的事，否则一直等待）
   • NIO: Non Blocked Io 非阻塞IO,如果没有东西可读，或者不可写，读写函数马上返回，而不会等待（先取号，可以去做其他事情，叫号后，过来完成该事情。）

Linux IO多路复用

IO多路复用的本质时通过一种机制(系统内核缓冲I/O数据)，让单个进程可以监视多个文件描述符，一旦某个描述符就绪，能够通知程序进行相应的读写操作

1. select的工作原理
   select通过轮询来检测各个集合中的描述符的状态，如果描述符的状态发生改变，则会在该集合中设置相应的标志位；如果指定描述符的状态没有发生改变，则将该描述符从对应集合中移除

   以一个保姆照看一群孩子，如果把孩子是否需要尿尿比作网络IO事件，select的作用就好比这个保姆改革询问每个孩子：你要尿尿吗？如果孩子回答是，保姆则把孩子拎出来放到另一个地方。当所有孩子询问完之后保姆领着这些要尿尿的孩子去上厕所(处理网络IO事件)

2. epoll工作原理
   epoll是select/poll的增强版本，它能显著提高程序在并发连接中只有少量活跃的情况下的系统cpu利用率。它无需便利整个被监听的描述符集，只需要便利那些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合就行

   同样用保姆的例子，epoll中，保姆不需要挨个询问每个孩子是否需要尿尿。每个孩子如果需要尿尿，就自己占到事先约定好的地方，保姆只需要去事先约定好的地方查看。如果有小孩，则领着孩子去上厕所撒尿就行。