23.1 IO模型

IO模型

nginx 是一个 web 服务器，同时还能作为 http 协议的反向代理服务器。相比于 http，nginx 使用了更先进的 IO 模型，异步通信以及进程间通信的技术，能支持更多的并发请求，具有更高的性能和稳定性。本章我们首先来学习如何使用 nginx 配置一个 web serve，nginx 的反向代理功能我们留在 28 章再来介绍。本章内容包括

1. IO 事件模型
2. nginx 框架与配置
3. nginx web 服务配置

有关 web 的基础概念和 http 协议的内容将不再此累述，大家可以回看以下几个章节:

• 20.1 web基础概念
• 20.2 http协议基础
• 20.3 http协议进阶

想要讲清楚 IO 模型并不容易，对于没有编程经验的来说这是一个很抽象的概念。想理解这个概念可以从以下几点入手:

1. 我们的 web 需要同时响应多个用户请求，但是我们的程序通常是顺序执行的，一次只能响应一个用户请求
2. 响应的内容通常位于磁盘上，而读取磁盘文件，利用网卡发送数据包都是内核提供的功能，应用程序需要发起系统调用
3. 在系统调用返回结果之前，发起调用的应用程序通常只能等待

总结起来就是，web 程序需要同时处理多个用户请求，但是程序通常是顺序执行的，且经常经常阻塞在磁盘和网络 IO 之上。为能够为多个用户同时提供响应我们需要新的技术，这些技术目的是提高程序的 IO 效率称为 IO 模型。要想明白 IO 模型，我们首先要明白系统调用的过程。

1. IO 系统调用

1.1 IO 过程

我们以读取磁盘文件为例:

1. 当我们需要读取文件时，首先发起 read 系统调用
2. 此时会陷入内核，执行内核代码，将数据从磁盘读取到内核缓冲区中
3. 将内核缓冲区中的数据从内核拷贝到应用程序内存空间

1.1 同步/异步

同步/异步关注的是

1. 被调用者，如何通知调用者，即被调用者与调用者之间消息通知的机制
2. 在 IO 上就是应用程序与操作系统的交互方式

1.2 阻塞/非阻塞

阻塞/非阻塞关注的是

1. 调用者如何等待结果，即调用程序的执行模式

1.3 IO 模型类别

1. 同步阻塞
2. 同步非阻塞
3. IO复用(事件驱动IO)：select, poll，epoll:
4. 信号驱动I/O
5. 异步IO

参考连接:

• https://songlee24.github.io/2016/07/19/explanation-of-5-IO-models/
• https://blog.csdn.net/wuzhengfei1112/article/details/78242004
• https://blog.csdn.net/lijinqi1987/article/details/71214974

2. httpd 的IO 模型

1. 多进程模型：prefork, 一个进程响应一个用户请求，并发使用多个进程实现；
2. 多线程模型：worker, 一个进程生成多个线程，一个线程响应一个用户请求；并发使用多个线程实现；n进程，n*m个线程；
3. 事件模型：event, 一个线程响应多个用户请求，基于事件驱动机制来维持多个用户请求；