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四、Web 服务请求过程
在上面的讲解中我们说明，Web服务器的如何提供服务的，有多进程的方式、多线程的方式还有异步方式我们先简单这么理解，后面我们慢慢说，现在我们不管Web服务器是如何提供服务的，多进程也好、多线程好，异步也罢。下面我们来说一下，一个客户端的具体请求Web服务的具体过程，从上图中我们可以看到有11步，下面我们来具体说一下， 1. 首先我们客户端发送一个请求到Web服务器，请求首先是到网卡。 2. 网卡将请求交由内核空间的内核处理，其实就是拆包了，发现请求的是80端口。 3. 内核便将请求发给了在用户空间的Web服务器，Web服务器接受到请求发现客户端请求的index.html页面。 4. Web服务器便进行系统调用将请求发给内核。 5. 内核发现在请求的是一页面，便调用磁盘的驱动程序，连接磁盘。 6. 内核通过驱动调用磁盘取得的页面文件。 7. 内核将取得的页面文件保存在自己的缓存区域中便通知Web进程或线程来取相应的页面文件。 8. Web服务器通过系统调用将内核缓存中的页面文件复制到进程缓存区域中。 9. Web服务器取得页面文件来响应用户，再次通过系统调用将页面文件发给内核。 10. 内核进程页面文件的封装并通过网卡发送出去。 11. 当报文到达网卡时通过网络响应给客户端 简单来说就是：用户请求-->送达到用户空间-->系统调用-->内核空间-->内核到磁盘上读取网页资源->返回到用户空间->响应给用户。上述简单的说明了一下，客户端向Web服务请求过程，在这个过程中，有两个I/O过程，一个就是客户端请求的网络I/O，另一个就是Web服务器请求页面的磁盘I/O。 下面我们就来说说Linux的I/O模型。 五、Linux I/O 模型 1.I/O模型分类 说明：我们都知道web服务器的进程响应用户请求，但无法直接操作I/O设备，其必须通过系统调用，请求kernel来协助完成I/O动作，如下图：
对于数据输入而言，即等待(wait)数据输入至buffer需要时间，而从buffer复制(copy)数据至进程也需要时间 根据等待模式不同，I/O动作可分为五种模式。 1.阻塞I/O，2.非阻塞I/O，3.I/O复用（select和poll），4.信号（事件）驱动I/O（SIGIO），5.异步I/O（Posix.1的aio_系列函数） 2.I/O模型的相关术语 (1).阻塞和非阻塞: 阻塞和非阻塞指的是执行一个操作是等操作结束再返回，还是马上返回。比如你去车站接朋友，这是一个操作。可以有两种执行方式。第一种，你这人特实诚，老早就到了车站一直等到车来了接到朋友为止。第二种，你到了车站，问值班的那趟车来了没有，“还没有”，你出去逛一圈，可能过会回来再问。第一种就是阻塞方式，第二种则是非阻塞的。我认为阻塞和非阻塞讲得是做事方法，是针对做事的人而言的。 (2).同步和异步: 同步和异步又是另外一个概念，它是事件本身的一个属性。比如老板让你去搬一堆石头，而且只让你一个人干，你只好自己上阵，最后的结果是搬完了，还是你砸到脚了，只有搬完了你才知道。这就是同步的事件。如果老板还给你个小弟，你就可以让小弟去搬，搬完了告你一声。这就变成异步的了。其实异步还可以分为两种：带通知的和不带通知的。前面说的那种属于带通知的。有些小弟干活可能主动性不是很够，不会主动通知你，你就需要时不时的去关注一下状态。这种就是不带通知的异步。 对于同步的事件，你只能以阻塞的方式去做。而对于异步的事件，阻塞和非阻塞都是可以的。非阻塞又有两种方式：主动查询和被动接收消息。被动不意味着一定不好，在这里它恰恰是效率更高的，因为在主动查询里绝大部分的查询是在做无用功。对于带通知的异步事件，两者皆可。而对于不带通知的，则只能用主动查询。 (3).I/O 回到I/O，不管是I还是O，对外设(磁盘)的访问都可以分成请求和执行两个阶段。请求就是看外设的状态信息（比如是否准备好了），执行才是真正的I/O操作。在Linux 2.6之前，只有“请求”是异步事件，2.6之后才引入AIO把“执行”异步化。别看Linux/Unix是用来做服务器的，这点上比Windows落后了好多，IOC（Windows上的AIO）在Win2000上就有了。 (4).总结 Linux上的前四种I/O模型的“执行”阶段都是同步的，只有最后一种才做到了真正的全异步。第一种阻塞式是最原始的方法，也是最累的办法。当然累与不累要看针对谁。应用程序是和内核打交道的。对应用程序来说，这种方式是最累的，但对内核来说这种方式恰恰是最省事的。还拿接人这事为例，你就是应用程序，值班员就是内核，如果你去了一直等着，值班员就省事了。当然现在计算机的设计，包括操作系统，越来越为终端用户考虑了，为了让用户满意，内核慢慢的承担起越来越多的工作，IO模型的演化也是如此。非阻塞I/O ，I/O复用，信号驱动式I/O其实都是非阻塞的，当然是针对“请求”这个阶段。非阻塞式是主动查询外设状态。I/O复用里的select，poll也是主动查询，不同的是select和poll可以同时查询多个fd（文件句柄）的状态，另外select有fd个数的限制。epoll是基于回调函数的。信号驱动式I/O则是基于信号消息的。这两个应该可以归到“被动接收消息”那一类中。最后就是伟大的AIO的出现，内核把什么事都干了，对上层应用实现了全异步，性能最好，当然复杂度也最高。 |
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