Linux服務器網絡開發模型

 　　為什麼Nginx的性能要比Apache高得多?

　　這主要是因為Nginx使用了最新的epoll(Linux 2.6內核)和kqueue(FreeBSD)網絡I/O模型，而Apache則使用的是傳統的select模型。曾在一篇博客上看到有這麼個實例：

　　假設你在大學中讀書,要等待一個朋友來訪,而這個朋友只知道你在A號樓,但是不知道你具體住在哪裡,於是你們約好了在A號樓門口見面.如果你使用的阻塞IO 模型來處理這個問題,那麼你就只能一直守候在A號樓門口等待朋友的到來,在這段時間裡你不能做別的事情,不難知道,這種方式的效率是低下的.現在時代變化了,開始使用多路復用IO模型來處理這個問題.你告訴你的朋友來了A號樓找樓管大媽,讓她告訴你該怎麼走.這裡的樓管大媽扮演的就是多路復用IO的角色。

　　解釋select和epoll模型的工作方式：

　　select版大媽做的是如下的事情:比如同學甲的朋友來了,select版大媽比較笨,她帶著朋友挨個房間進行查詢誰是同學甲,你等的朋友來了。如果每到來一個朋友樓管大媽都要全樓的查詢同學,那麼處理的效率必然就低下了,過不久樓底就有不少的人了。

　　epoll版大媽就比較先進了,她記下了同學甲的信息,比如說他的房間號,那麼等同學甲的朋友到來時,只需要告訴該朋友同學甲在哪個房間即可,不用自己親自帶著人滿大樓的找人了。epoll大媽可以不用吹灰之力就可以定位到同學甲。一看就很明白 epoll和select 模型的區別了吧。

　　在Linux內核中，select所用到的FD_SET是有限的，即內核中有個參數__FD_SETSIZE定義了每個FD_SET的句柄個數，在內核源碼中 /usr/include/linux/posix_types.h 中

　　#undef __FD_SETSIZE

　　#define __FD_SETSIZE 1024

　　如果想要同時檢測1025個句柄的可讀狀態或 可寫狀態 ，select是不能實現的。在內核中實現select是使用輪詢方法，即每次檢測都會遍歷所有FD_SET中的句柄，顯然，select函數的執行時間與 FD檢測的句柄數越多就會越費時。

　　epoll是多路復用IO(I/O Multiplexing) 中的一種方式,僅用於linux2.6以上內核。而epoll模型它所支持的FD上限是最大可以打開文件的數目，這個數字一般遠大於2048,舉個例子,在1GB內存的機器上大約是10萬左右，具體請查看：cat /proc/sys/fs/file-max ,這個數目和系統內存關系很大。

　　傳統的select/poll另一個致命弱點就是當你擁有一個很大的socket集合，不過由於網絡延時，任一時間只有部分的socket是"活躍"的，但是select/poll每次調用都會線性掃描全部的集合，導致效率呈現線性下降。但是epoll不存在這個問題，它只會對"活躍"的socket進行操作---這是因為在內核實現中epoll是根據每個fd上面的callback函數實現的。那麼，只有"活躍"的socket才會主動的去調用 callback函數，其他idle狀態socket則不會，在這點上，epoll實現了一個"偽"AIO，因為這時候推動力在os內核。在一些 benchmark中，如果所有的socket基本上都是活躍的---比如一個高速LAN環境，epoll並不比select/poll有什麼效率，相反，如果過多使用epoll_ctl,效率相比還有稍微的下降。但是一旦使用idle connections模擬WAN環境,epoll的效率就遠在select/poll之上了。

　　epoll有兩種工作模式:Edge Triggered (ET)、Level Triggered (LT)

　　LT(level triggered)是缺省的工作方式，並且同時支持block和no-block socket.在這種做法中，內核告訴你一個文件描述符是否就緒了，然後可以對這個就緒的fd進行IO操作。如果你不作任何操作，內核還是會繼續通知你的，所以，這種模式編程出錯誤可能性要小一點。傳統的select/poll都是這種模型的代表。

　　ET (edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket。在這種模式下，當描述符從未就緒變為就緒時，內核通過epoll告訴你。然後它會假設你知道文件描述符已經就緒，並且不會再為那個文件描述符發送更多的就緒通知，直到你做了某些操作導致那個文件描述符不再為就緒狀態了(比如，你在發送，接收或者接收請求，或者發送接收的數據少於一定量時導致了一個EWOULDBLOCK 錯誤)。