网络编程模型综述

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1、网络编程模型综述网络编程模型综述1.UNIX网络I/O模型1.1阻塞I/O       Socket设置为阻塞模式，当socket不能立即完成I/O操作时，进程或线程进入等待状态，直到操作完成。如下图：        这种模型非常经典，也被广泛使用，优势在于非常简单，等待的过程中占用的系统资源微乎其微，程序调用返回时，必定可以拿到数据；        但简单也带来一些缺点，程序在数据到来并准备好以前，不能进行其他操作，需要有一个线程专门用于等待，这种代价对于需要处理大量连接的服务器而言，是很难接受的1.2非阻塞I/O        把

2、socket设置成非阻塞模式，与阻塞模式不同的是：无数据时，也不会进入等待，而是立即返回特定错误，如下图：10网络编程模型综述   这种模式在没有数据可以接收时，可以进行其他的一些操作，比如有多个socket时，可以去查看其他socket有没有可以接收的数据；   实际应用中，这种I/O模型的直接使用并不常见，因为它需要不停的查询，而这些查询大部分会是无必要的调用，白白浪费了系统资源；非阻塞I/O应该算是一个铺垫，为I/O复用和信号驱动奠定了非阻塞使用的基础。1.3I/O复用        I/O复用模型能让一个或多个socket可读

3、或可写准备好时，应用能被通知到；I/O复用模型早期用select实现，它的工作流程如下图：        这种模型的使用场景一般有这样一个共同特点：都有多个socket需要处理，这样能在获取I/O事件时复用同一个等待机制。比如监听服务器，既要处理监听的socket，又要处理连接的socket。10网络编程模型综述        I/O复用是应用场景较多的一种模式，socket连接数多时，大多会采用它。除了select以外，I/O复用的还可以用poll、epoll、kqueue（freebsd）来实现，后两者在处理大量连接时性能上有很大

4、的提高。 1.4信号驱动        信号驱动模型是在socket准备好的时候用信号的方式进行通知，然后应用程序从内核读取数据。        然而，对于socket，SIGIO触发意味着多种可能，对于UDP有两种，对于TCP，则有7种，要想区分是何种操作引起的signal都是一件困难的事情，所以这种模型很少被实用，直到内核2.3起，引入了POSIXRT-Signal机制以后，这一现象得到些许改善。1.5异步I/O        在标准Unix下，异步I/O是由“aio_XXX”接口提供的，它把一个信号和值与每一个I/O操作关联起来

5、。异步I/O是POSIX1003.1b实时标准的扩展，也属于SingleUnixSpecification，version2。        几年前，BenLaHaise实现了LinuxAIO，合并到了2.5.32的内核中，在2.6时它正式成为标准特性。然而，令人遗憾的是，它目前还不支持对socket的操作，相信不久以后会完善起来。        异步I/O的模型与I/O复用和信号驱动颇有些相似，但最大的区别是：信号到达时，I/O操作已经由内核完成，应用只需要继续处理数据就好；        POSIX的AIO的操作流程如下：10网络

6、编程模型综述2.Windows网络I/O模型        Windows中I/O模型与UNIX有一些类似的地方，差异也少：        阻塞I/O、非阻塞I/O、I/O复用使用起来基本一样；      windows的signal不支持SIGIO，这样也就没有了基于signal的信号驱动模型，不过windows利用自身的窗口句柄和Event也做出了类似的东西，它们分别是WSAAyncSelect和WSAEventSelect；        对于异步I/O，windows已经有了自己的解决方案，并且支持对socket的操作，那就是

7、是IOCP；2.1WSAAyncSelect与WSAEventSelect        WSAAyncSelect用窗口句柄和自定义的消息，来传递socket事件，典型的windows处理逻辑。当READ、WRITE、ACCEPT等事件发生时，与Socket句柄绑定的窗口会收到指定的消息，消息的参数可以判断发生了什么样的网络事件；        WSAEventSelect与WSAAyncSelect不同，它不用窗口而用Event来传递socket事件，同时用WSAWaitForMultipleEventsEvent等待到Event

8、事件，再通过WSAEnumNetworkEvents获取到底有哪些网络事件发生了；需要注意的是：由于系统的限制，WSAWaitXXX函数里wait的Event最多只能有64个。        两者的相同之处在于，收到网络