一、流？I/O操作? 阻塞？

(1) 流可以进行I/O操作的内核对象文件、管道、套接字……流的入口：文件描述符(fd)(2) I/O操作

所有对流的读写操作，我们都可以称之为IO操作。

当一个流中， 在没有数据read的时候，或者说在流中已经写满了数据，再write，我们的IO操作就会出现一种现象，就是阻塞现象，如下图。

(3) 阻塞

阻塞场景: 你有一份快递，家里有个座机，快递到了主动给你打电话，期间你可以休息。

非阻塞，忙轮询场景: 你性子比较急躁， 每分钟就要打电话询问快递小哥一次， 到底有没有到，快递员接你电话要停止运输，这样很耽误快递小哥的运输速度。

阻塞等待

空出大脑可以安心睡觉, 不影响快递员工作（不占用CPU宝贵的时间片）。

非阻塞，忙轮询

浪费时间，浪费电话费，占用快递员时间（占用CPU，系统资源）。

很明显，阻塞等待这种方式，对于通信上是有明显优势的， 那么它有哪些弊端呢？

二、解决阻塞死等待的办法阻塞死等待的缺点

​ 也就是同一时刻，你只能被动的处理一个快递员的签收业务，其他快递员打电话打不进来，只能干瞪眼等待。那么解决这个问题，家里多买N个座机， 但是依然是你一个人接，也处理不过来，需要用影分身术创建都个自己来接电话(采用多线程或者多进程）来处理。

​ 这种方式就是没有多路IO复用的情况的解决方案， 但是在单线程计算机时代(无法影分身)，这简直是灾难。

那么如果我们不借助影分身的方式(多线程/多进程)，该如何解决阻塞死等待的方法呢？

办法一：非阻塞、忙轮询

while true {    for i in 流[] {        if i has 数据 {            读 或者 其他处理        }    }}

非阻塞忙轮询的方式，可以让用户分别与每个快递员取得联系，宏观上来看，是同时可以与多个快递员沟通(并发效果)、 但是快递员在于用户沟通时耽误前进的速度(浪费CPU)。

办法二：select

我们可以开设一个代收网点，让快递员全部送到代收点。这个网店管理员叫select。这样我们就可以在家休息了，麻烦的事交给select就好了。当有快递的时候，select负责给我们打电话，期间在家休息睡觉就好了。

但select 代收员比较懒，她记不住快递员的单号，还有快递货物的数量。她只会告诉你快递到了，但是是谁到的，你需要挨个快递员问一遍。

while true {    select(流[]); //阻塞  //有消息抵达    for i in 流[] {        if i has 数据 {            读 或者 其他处理        }    }}

办法三：epoll

epoll的服务态度要比select好很多，在通知我们的时候，不仅告诉我们有几个快递到了，还分别告诉我们是谁谁谁。我们只需要按照epoll给的答复，来询问快递员取快递即可。

while true {    可处理的流[] = epoll_wait(epoll_fd); //阻塞  //有消息抵达，全部放在 “可处理的流[]”中    for i in 可处理的流[] {        读 或者 其他处理    }}

三、epoll？与select，poll一样，对I/O多路复用的技术只关心“活跃”的链接，无需遍历全部描述符集合能够处理大量的链接请求(系统可以打开的文件数目)四、epoll的API(1) 创建EPOLL

/**  * @param size 告诉内核监听的数目  *  * @returns 返回一个epoll句柄（即一个文件描述符）  */int epoll_create(int size);

使用

int epfd = epoll_create(1000);

创建一个epoll句柄，实际上是在内核空间，建立一个root根节点，这个根节点的关系与epfd相对应。

(2) 控制EPOLL

/*** @param epfd 用epoll_create所创建的epoll句柄* @param op 表示对epoll监控描述符控制的动作** EPOLL_CTL_ADD(注册新的fd到epfd)* EPOLL_CTL_MOD(修改已经注册的fd的监听事件)* EPOLL_CTL_DEL(epfd删除一个fd)** @param fd 需要监听的文件描述符* @param event 告诉内核需要监听的事件** @returns 成功返回0，失败返回-1, errno查看错误信息*/int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd,struct epoll_event *event);struct epoll_event {    __uint32_t events; /* epoll 事件 */    epoll_data_t data; /* 用户传递的数据 */}/* * events : {EPOLLIN, EPOLLOUT, EPOLLPRI,                         EPOLLHUP, EPOLLET, EPOLLONESHOT} */typedef union epoll_data {    void *ptr;    int fd;    uint32_t u32;    uint64_t u64;} epoll_data_t;

使用

struct epoll_event new_event;new_event.events = EPOLLIN | EPOLLOUT;new_event.data.fd = 5;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 5, &new_event);

​ 创建一个用户态的事件，绑定到某个fd上，然后添加到内核中的epoll红黑树中。

(3) 等待EPOLL

/**** @param epfd 用epoll_create所创建的epoll句柄* @param event 从内核得到的事件集合* @param maxevents 告知内核这个events有多大,* 注意: 值 不能大于创建epoll_create()时的size.* @param timeout 超时时间* -1: 永久阻塞* 0: 立即返回，非阻塞* >0: 指定微秒** @returns 成功: 有多少文件描述符就绪,时间到时返回0* 失败: -1, errno 查看错误*/int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *event,                             int maxevents, int timeout);

使用

struct epoll_event my_event[1000];int event_cnt = epoll_wait(epfd, my_event, 1000, -1);

​ epoll_wait 是一个阻塞的状态，如果内核检测到IO的读写响应，会抛给上层的epoll_wait, 返回给用户态一个已经触发的事件队列，同时阻塞返回。开发者可以从队列中取出事件来处理，其中事件里就有绑定的对应fd是哪个(之前添加epoll事件的时候已经绑定)。

(4) 使用epoll编程主流程骨架

int epfd = epoll_crete(1000);//将 listen_fd 添加进 epoll 中epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd,&listen_event);while (1) {    //阻塞等待 epoll 中 的fd 触发    int active_cnt = epoll_wait(epfd, events, 1000, -1);    for (i = 0 ; i < active_cnt; i++) {        if (evnets[i].data.fd == listen_fd) {            //accept. 并且将新accept 的fd 加进epoll中.        }        else if (events[i].events & EPOLLIN) {            //对此fd 进行读操作        }        else if (events[i].events & EPOLLOUT) {            //对此fd 进行写操作        }    }}

9、Golang中的Channel底层深度剖析

​ 首先声明，本文不介绍channel的基础语法和使用场景，如果想golang中的channel的基础语法其他地方有很多地方介绍。这里只介绍channel的一些底层实现原理的剖析。

(1)Channel特性

首先，我们先复习一下Channel都有哪些特性？

给一个 nil channel 发送数据，造成永远阻塞从一个 nil channel 接收数据，造成永远阻塞给一个已经关闭的 channel 发送数据，引起 panic从一个已经关闭的 channel 接收数据，如果缓冲区中为空，则返回一个零值无缓冲的channel是同步的，而有缓冲的channel是非同步的

以上5个特性是死东西，也可以通过口诀来记忆：“空读写阻塞，写关闭异常，读关闭空零”。

下面以简单的示例来演示Go如何通过channel来实现通信。

package mainimport (    "fmt"    "time")func goRoutineA(a <-chan int) {    val := <-a    fmt.Println("goRoutineA received the data", val)}func goRoutineB(b chan int) {    val := <-b    fmt.Println("goRoutineB  received the data", val)}func main() {    ch := make(chan int, 3)    go goRoutineA(ch)    go goRoutineB(ch)    ch <- 3    time.Sleep(time.Second * 1)}

五、epoll的触发模式(1) 水平触发

水平触发的主要特点是，如果用户在监听 epoll 事件，当内核有事件的时候，会拷贝给用户态事件，但是 如果用户只处理了一次，那么剩下没有处理的会在下一次epoll_wait再次返回该事件 。

这样如果用户永远不处理这个事件，就导致每次都会有该事件从内核到用户的拷贝，耗费性能，但是水平触发相对安全，最起码事件不会丢掉，除非用户处理完毕。

(2) 边缘触发

边缘触发，相对跟水平触发相反，当内核有事件到达， 只会通知用户一次，至于用户处理还是不处理，以后将不会再通知。这样减少了拷贝过程，增加了性能，但是相对来说，如果用户马虎忘记处理，将会产生事件丢的情况。

五、简单的epoll服务器(C语言)(1) 服务端

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <ctype.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/epoll.h>#define SERVER_PORT (7778)#define EPOLL_MAX_NUM (2048)#define BUFFER_MAX_LEN (4096)char buffer[BUFFER_MAX_LEN];void str_toupper(char *str){    int i;    for (i = 0; i < strlen(str); i ++) {        str[i] = toupper(str[i]);    }}int main(int argc, char **argv){    int listen_fd = 0;    int client_fd = 0;    struct sockaddr_in server_addr;    struct sockaddr_in client_addr;    socklen_t client_len;    int epfd = 0;    struct epoll_event event, *my_events;    / socket        listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    // bind    server_addr.sin_family = AF_INET;    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);    bind(listen_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));    // listen    listen(listen_fd, 10);    // epoll create    epfd = epoll_create(EPOLL_MAX_NUM);    if (epfd < 0) {        perror("epoll create");        goto END;    }    // listen_fd -> epoll    event.events = EPOLLIN;    event.data.fd = listen_fd;    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event) < 0) {        perror("epoll ctl add listen_fd ");        goto END;    }    my_events = malloc(sizeof(struct epoll_event) * EPOLL_MAX_NUM);    while (1) {        // epoll wait        int active_fds_cnt = epoll_wait(epfd, my_events, EPOLL_MAX_NUM, -1);        int i = 0;        for (i = 0; i < active_fds_cnt; i++) {            // if fd == listen_fd            if (my_events[i].data.fd == listen_fd) {                //accept                client_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);                if (client_fd < 0) {                    perror("accept");                    continue;                }                char ip[20];                printf("new connection[%s:%d]\n", inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, ip, sizeof(ip)), ntohs(client_addr.sin_port));                event.events = EPOLLIN | EPOLLET;                event.data.fd = client_fd;                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &event);            }            else if (my_events[i].events & EPOLLIN) {                printf("EPOLLIN\n");                client_fd = my_events[i].data.fd;                // do read                buffer[0] = '\0';                int n = read(client_fd, buffer, 5);                if (n < 0) {                    perror("read");                    continue;                }                else if (n == 0) {                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, client_fd, &event);                    close(client_fd);                }                else {                    printf("[read]: %s\n", buffer);                    buffer[n] = '\0';#if 1                    str_toupper(buffer);                    write(client_fd, buffer, strlen(buffer));                    printf("[write]: %s\n", buffer);                    memset(buffer, 0, BUFFER_MAX_LEN);#endif                    /*                       event.events = EPOLLOUT;                       event.data.fd = client_fd;                       epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, client_fd, &event);                       */                }            }            else if (my_events[i].events & EPOLLOUT) {                printf("EPOLLOUT\n");                /*                   client_fd = my_events[i].data.fd;                   str_toupper(buffer);                   write(client_fd, buffer, strlen(buffer));                   printf("[write]: %s\n", buffer);                   memset(buffer, 0, BUFFER_MAX_LEN);                   event.events = EPOLLIN;                   event.data.fd = client_fd;                   epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, client_fd, &event);                   */            }        }    }END:    close(epfd);    close(listen_fd);    return 0;}

(2) 客户端

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <strings.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#define MAX_LINE (1024)#define SERVER_PORT (7778)void setnoblocking(int fd){    int opts = 0;    opts = fcntl(fd, F_GETFL);    opts = opts | O_NONBLOCK;    fcntl(fd, F_SETFL);}int main(int argc, char **argv){    int sockfd;    char recvline[MAX_LINE + 1] = {0};    struct sockaddr_in server_addr;    if (argc != 2) {        fprintf(stderr, "usage ./client <SERVER_IP>\n");        exit(0);    }    // 创建socket    if ( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {        fprintf(stderr, "socket error");        exit(0);    }    // server addr 赋值    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));    server_addr.sin_family = AF_INET;    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);    if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr) <= 0) {        fprintf(stderr, "inet_pton error for %s", argv[1]);        exit(0);    }    // 链接服务端    if (connect(sockfd, (struct sockaddr*) &server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {        perror("connect");        fprintf(stderr, "connect error\n");        exit(0);    }    setnoblocking(sockfd);    char input[100];    int n = 0;    int count = 0;    // 不断的从标准输入字符串    while (fgets(input, 100, stdin) != NULL)    {        printf("[send] %s\n", input);        n = 0;        // 把输入的字符串发送 到 服务器中去        n = send(sockfd, input, strlen(input), 0);        if (n < 0) {            perror("send");        }        n = 0;        count = 0;        // 读取 服务器返回的数据        while (1)        {            n = read(sockfd, recvline + count, MAX_LINE);            if (n == MAX_LINE)            {                count += n;                continue;            }            else if (n < 0){                perror("recv");                break;            }            else {                count += n;                recvline[count] = '\0';                printf("[recv] %s\n", recvline);                break;            }        }    }    return 0;}