線程和IO複用模型簡述

一、程序&&線程

  1.程序模型

(1) 單程序模型：一個程序響應多個請求

容易造成請求的阻塞

(2) 多線程模型：每個程序響應一個請求

程序量大，進切換次數過多

每個程序位址空間獨立，很多空間是重複的資料，是以記憶體使用率低

  2.線程模型(thread)

        LWP：light Weight Process

       在Linux上稱為輕量級程序；是程序内部的自運作機關，在Linux上表現形式和程序一樣，占用一個端口，但管理方式不同

       多核CPU使用下，線程的優勢才能發揮，并行執行線程，更好的配置設定系統資源，減少切換次數，但需要多線程程式設計

       線程切換過快會造成線程抖動

(1) 單程序多線程模型

每個線程響應一個請求，線程間依然切換，但是切換輕量級

同一程序管理下的線程可以共享程序的諸多資源，例如多個使用者對同一檔案的通路

對記憶體的需求較之程序模型降低

(2) 多程序多線程模型

多個程序，分批管理線程；例如每個程序管理1000個線程，這樣在每個程序内部的線程資源争用不會太嚴重

多核心CPU的情況下，可以做CPU親和性綁定(程序綁定)，每個程序内線程切換

(3) 多線程

N個請求，一個線程響應多個請求

二、I/O模型

1.IO動作執行

      程序無法直接操作IO裝置，必須通過系統調用請求核心來協助，核心會為你每個IO裝置維護提供有一個buffer

對于輸入而言其等待時間：wait + copy

  2.I/O類型

(1)同步和異步：synchronous,

asyncrhonous

           關注的是消息通知機制

        1)同步：調用發出不會立即傳回，但一旦傳回就可以傳回最終結果；

        2)異步：調用發出之後，被調用方立即傳回消息，但傳回的非最終結果；被調用者通過狀态、通知機制來通知調者，或通過回調函數來處理結果；

(2)阻塞和非阻塞：block,

nonblock

            關注的是調用者等待被調用者傳回調用結果時的狀态

        1)阻塞：調用結果傳回之前，調用者（調用線程）會被挂起；調用者隻有在得到結果之後才會傳回；

        2)非阻塞：調用結果傳回之前，調用不會阻塞目前線程；

  3.I/O模型

       blocking IO：阻塞式IO

       nonblocking IO：非阻塞式IO

       IO multiplexing：複用型IO

       signal driven IO：事件驅動型IO

       asyncrhonous IO：異步IO(不導緻程序阻塞)

三、Apache httpd多路子產品

    httpd是一個重量級别web伺服器，支援的功能子產品多

  1.prefork：多程序模型

一個程序響應一個請求；核心select()調用算法最多并行處理1024個請求

主程序，生成多個子程序，每個子程序處理一個請求

  2.worker：多程序多線程模型

一個線程響應一個請求；核心調用select()模型

主程序，生成多個子程序，每個子程序生成多個線程，每個線程響應一個請求

           隻能看到主要程序和對應程序，每個程序速歐開啟的線程是基于線程庫研發，每個線程響應一個使用者請求，線程無法用ps顯示，生成子程序處理，并發響應能力差，但是很穩定，程序間的影響小

  3.event：事件驅動模型

狀态轉換通知，一個程序響應n個請求；核心調用epoll()

主程序，生成多個子程序，每個子程序響應多個請求

單程序多請求，并發響應強，占用資源少

    觸發機制：水準觸發(多次通知)、邊緣觸發(僅一次通知機制)

四、Apache httpd和Nginx對比

  1.Nginx

輕量級web伺服器，其相對于apache占用更少的記憶體及資源

nginx

處理請求是異步非阻塞的，而，在高并發下nginx 能保持低資源低消耗高性能

高度靜态子產品化的設計，在1.9版本之前不能夠動态加載子產品

epoll

and kqueue 作為開發模型

支援熱部署，平滑更新

  2.Apache httpd

重量級web伺服器，支援衆多子產品

httpd處理請求是阻塞型

bug相對于nginx少，穩定輕強

  注意：

    1) epoll(freebsd是kqueue)網絡IO模型是nginx處理大量靜态服務時才能提供高web性能

         nginx使用資源少，支援并發連接配接數量衆多。能夠支援高達

50,000 個并發連接配接數的響應

    2) apache是同步多程序模型，一個連接配接對應一個程序；nginx是異步的，多個連接配接（萬級别）可以對應一個程序

    3) nginx的負載能力比apache高很多

    4) nginx處理靜态檔案好,耗費記憶體少，但是處理動态請求不行，一般動态請求要apache去做，nginx隻适合靜态和反向

    5) 在靜态檔案處理、PHP-CGI的支援、反向代理功能、前端Cache、維持連接配接等方面nginx優于apcche

httpd，但是在Apache+PHP（prefork）模式下，如果PHP處理慢或者前端壓力很大的情況下，很容易出現Apache程序數飙升，進而拒絕服務的現象。