io多路复用的原理和实现 io多路复用的原理和实现c语言

什么是多路解复用？

多路解复用：涉及一个构成集成电路和构成硅表面的子表上的模块，例如数字Bi－CMOS电路并利用该电路上的一个CMOS区的多路复用／多路解复用单元，其中硅表面的子平面包含系列（41′）的信号输入和输出电路，第二子平面包含第二系列（41〃）的输入和输出电路。在第二子平面的硅表面上或以某种合适的方式放置一个区域，用于承载控制逻辑（51），存储器（52），缓冲电路（53），同步电路结构（54）和必需的导线并在多路复用和多路解复用信号时都完成处理信号、存储信号和发送所选的输出电路上已处理过的信号的功能。

举个例最简单的例子：

io多路复用的原理和实现 io多路复用的原理和实现c语言

从A地到B地

坐公交2块。打车要20块

为什么坐公交便宜呢

这里所讲的就是“多路复用”的原理。

频分复用 (FDM) 频分复用按频谱划分信道，多路基带信号被调制在不同的频谱上。因此它们在频谱上不会重叠，即在频率上正交，但在时间上是重叠的，可以同时在一个信道内传输。在频分复用系统中，发送端的各路信号m1(t)，m2(t)，…,mn(t)经各自的低通滤波器分别对各路载波f1(t)，f2(t)，…，fn(t)进行调制,再由各路带通滤波器滤出相应的边带（载波电话通常采用单边带调制），相加后便形成频分多路信号。在接收端，各路的带通滤波器将各路信号分开，并分别与各路的载波f1(t)，f2(t)，…，fn(t)相乘，实现相干解调,便可恢复各路信号,实现频分多路通信。为了构造大容量的频分复用设备，现代大容量载波系列的频谱是按模块结构由各种基础群组合而成。根据电报电话咨询委员会(CCITT)建议,基础群分为前群、基群、超群和主群。①前群，又称3路群。它由3个话路经变频后组成。各话路变频的载频分别为12，16，20千赫。取上边带，得到频谱为12～24千赫的前群信号。②基群,又称12路群。它由4个前群经变频后组成。各前群变频的载频分别为84，96，108，120千赫。取下边带，得到频谱为 60～108千赫的基群信号。基群也可由12个话路经一次变频后组成。③超群,又称60路群。它由5个基群经变频后组成。各基群变频的载频分别为420，468，516，564，612千赫。取下边带,得到频谱为312～552千赫的超群信号。④主群，又称300路群。它由5个超群经变频后组成。各超群变频的载频分别为1364,1612,1860，2108，2356千赫。取下边带,得到频谱为812～2044千赫的主群信号。3个主群可组成 900路的超主群。4个超主群可组成3600路的巨群。频分复用的优点是信道复用率高，允许复用路数多，分路也很方便。因此，频分复用已成为现代模拟通信中最主要的一种复用方式，在模拟式遥测、有线通信、微波接力通信和卫星通信中得到广泛应用。

多路复用是指两个或多个用户共享公用信道的一种机制。通过多路复用技术，多个终端能共享一条高速信道，从而达到节省信道资源的目的，多路复用有频分多路复用（FDMA），时分多路复用（TDMA），码分多路复用（CDMA）几种。

频分多路复用（FDMA）

频分制是将传输频带分成N部分，每一个部分均可作为一个的传输信道使用。,如图所示。这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。

码分多路复用（CDMA）

CDMA技术不是一项新技术，作为一种多址方案它已经成功地应用于卫星通信和蜂窝电话领域，并且显示出许多优于其他技术的特点。但是，由于卫星通信和移动通信中带宽的限制，所以CDMA技术尚未充分发挥优点。光纤通信具有丰富的带宽，能够很好地弥补这个缺陷。近年来，OCDMA已经成为一项备受瞩目的热点技术。

多路解复用一般指多路复用器.

综合业务多路复用器是一种能够集成数据、话音、传真及局域网的接入复用设备，能够高效地在一条线路上混传话音/传真、数据，从而降低了网络通信成本，可以为企业节省系统运行费用。

汇编语言：

形如(B&S)|(A&(~S))，其中A、B为输入，S为选择器。

2：当S为F，B被屏蔽，返回值为A。

当输入为2的n次幂的情况，选择器数目为n，选择器进行自反和求与来产生开放位。

如四个输入为A、B、C、D，则需要2个选择器S1、S2，逻辑方程为：

(A&(~S1)&(~S2)) | (B&(~S1)&(S2)) | (C&(S1)&(~S2)) | (D&(S1)&(S2))

加分加分~~~~~~~~~`

发明设首先分两种计人： K·S·M·布赫尔加德;H·蒋

2020-08-20：GO语言中的协程与Python中的协程的区别？

应用场合：译码器常用于数据选择、地址解码、数字显示、逻辑控制等场景。在计算机系统、通信系统和消费电子产品等领域中，译码器发挥着重要作用。

福哥2020-08-20：

1.golang的协程是基于gpm机制，是可以多核多线程的。Python的协程是ntloop模型（IO多路复用技术）实现，协程是严格的 1:N 关系，也就是一个线程对应了多个协程。虽然可以实现异步I/O，但是不能有效利用多核(GIL)。

2.golang用go func。python用import asyncio，asyn扩展资料：c/await表达式。

评论

IO 多路复用 是什么意思

可能有点长，回答这个问题首先得知道，什么是socket？

一、什么2、RIO-8100-4DI：4路开关量输入/4路计数器是socket？

我们都知道unix(like)世界里，一切皆文件，而文件是什么呢？文件就是一串二进制流而已，不管socket,还是FIFO、管道、终端，对我们来说，一切都是文件，一切都是流。在信息 交换的过程中，我们都是对这些流进行数据的收发作，简称为I/O作(input and output)，往流中读出数据，系统调用read，写入数据，系统调用write。不过话说回来了 ，计算机里有这么多的流，我怎么知道要作哪个流呢？对，就是文件描述符，即通常所说的fd，一个fd就是一个整数，所以，对这个整数的作，就是对这个文件（流）的作。我们创建一个socket,通过系统调用会返回一个文件描述符，那么剩下对socket的作就会转化为对这个描述符的作。不能不说这又是一种分层和抽象的思想。

二、阻塞？

什么是程序的阻塞呢？想象这种情形，比如你等快递，但快递一直没来，你会怎么做？有两种方式：

三、I/O多路复用

好了，我们讲了这么多，再来总结一下，到底什么是I/O多路复用。

先讲一下I/O模型：

首先，输入作一般包含两个步骤：

等待数据准备好（waiting for data to be ready）。对于一个套接口上的作，这一步骤关系到数据从网络到达，并将其到内核的某个缓冲区。

其次了解一下常用的3种I/O模型：

1、阻塞I/O模型

最广泛的模型是阻塞I/O模型，默认情况下，所有套接口都是阻塞的。 进程调用recvfrom系统调用，整个过程是阻塞的，直到数据到进程缓冲区时才返回（当然，系统调用被中断也会返回）。

2、非阻塞I/O模型

当我们把一个套接口设置为非阻塞时，就是在告诉内核，当请求的I/O作无法完成时，不要将进程睡眠，而是返回一个错误。当数据没有准备好时，内核立即返回EWOULDBLOCK错误，第四次调用系统调用时，数据已经存在，这时将数据到进程缓冲区中。这其中有一个作时轮询（polling）。

此模型用到select和poll函数，这两个函数也会使进程阻塞，select先阻塞，有活动套接字才返回，但是和阻塞I/O不同的是，这两个函数可以同时阻塞多个I/O作，而且可以同时对多个读作，多个写作的I/O函数进行检测举例：在流水线功能中的寄存器，能够存储各个阶段所需的数据，以便下一个阶段使用; 计数器常用于计数、计时等应用中，例如呼叫中心中的工作时间计数器; 在电子表中使用的是译码器，用于将BCD码转化成扫描控制信号等；在数字电视机中使用的多路数据选择器，用于将多种输入的信号选择并输出。，直到有数据可读或可写（就是多个socket）。select被调用后，进程会被阻塞，内核监视所有select负责的socket，当有任何一个socket的数据准备好了，select就会返回套接字可读，我们就可以调用recvfrom处理数据。

正因为阻塞I/O只能阻塞一个I/O作，而I/O复用模型能够阻塞多个I/O作，所以才叫做多路复用。

新代系统IO原理

有以3） 数据寄存器 （DR,data register）.用于暂存从设备到内存，或从内存到设备的数据。下几点：

1、用户层I/O软件，实现与用户交互的接口，用户可直接调用该层所提供的、与IO作有关的库函数对设备进行作。

2、设备性软件，用于实现用户程序与设备驱动器的统接口、设备命名、设备的保护以及设备的分配与释放等，同时为设备管理和数据传送提供必要的存储空间。

3、设备驱动程序，与硬件直接相关，用于具体实现系统对设备发出的作指令，驱动I/O设备工作的驱动程序。

4、中断处理程序，用于保存被中断进程的CPUOCDMA技术在原理上与电码分复用技术相似。OCDMA通信系统给每个用户分配一个的光正交码的码字作为该用户的地址码。在发送端，对要传输的数据该地址码进行光正交编码，然后实现信道复用；在接收端，用与发端相同的地址码进行光正交解码。环境，转入相应的中断处理程序进行处理，处理完毕再恢复被中断进程的现场后，返回到被中断的进程。

同步与异步，阻塞与非阻塞的区别,以及select,poll和epoll

数据通信系统或计算机网络系统中,传输媒体的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号,这就是所谓的多路复用技术(MultiplexiI1g)。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用TDM (Time Di-vision MultiplexiIIg)是两种最常用的多路复用技术。

异步的概念和同步相对。

3、I/O复用模型

（1）当一个同步调用发出后，调用者要一直等待返回消息（结果）通知后，才能进行后续的执行；

（2）当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到返回消息（结果）。实际处理这个调用的部件在完成后，通过 状态、通知和回调 来通知调用者。

这里提到执行部件和调用者通过三种途径返回结果：状态、通知和回调。使用哪一种通知机制，依赖于执行部件的实现，除非执行部件提供多种选择，否则不受调用者控制。

（A）阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起，一直处于等待消息通知，不能够执行其他业务

(B)非阻塞调用是指在不能立刻得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立刻返回

场景比喻：

举个例子，比如我去银行办理业务，可能会有两种方式：

在上面的场景中，如果：

a)如果选择排队(同步)，且排队的时候什么都不干(线程被挂起，什么都干不了)，是同步阻塞模型；

c）如果选择拿个小票，做在位置上等着叫号（通知），但是坐在位置上什么都不干（线程被挂起，什么都干不了），这是异步阻塞模型；

d）如果选择那个小票，坐在位置上等着叫号(通知)，但是坐着的同时还打电话谈生意(线程没有被挂起，还可以干其他事情)，这是异步非阻塞模型。

对这四种模型做一个总结：

1：同步阻塞模型，效率，即你专心排队，什么都不干。

2：异步阻塞，效率也非常低，即你拿着号等着被叫（通知），但是坐那什么都不干

3：同步非阻塞，效率其实也不高，因为涉及到线程的来回切换。即你在排队的同时打电话或者抽烟，但是你必须时不时得在队伍中挪动。程序需要在排队和打电话这两种动作之间来回切换，系统开销可想而知。

4：异步非阻塞，效率很高，你拿着小票在那坐着等叫号(通知)的同时，打电话谈你的生意。

linux下几个基本概念

1：用户控件和内核空间。 现代作系统都是采用虚拟存储器，在32位作系统下，它的寻址空间(虚拟存储空间)为4G(2的32次方)。为了保证用户进程补鞥呢直接作内核，保证内核的安全，作系统将虚拟空间划分为两部分，一部分为内核空间，一部分为用户空间。对linux作系统而言，将的1G字节空间分给了内核使用，称为内核空间，将较低的3G字节的空间划分为用户空间。

2：进程切换很耗资源 ，为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在cpu上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行，这种行为叫进程的切换。每次切换，要保存上一个的上下文环境等等，总之记住进程切换很耗资源。

3：文件描述符 ：文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上，他是一个索引，指向内核为每个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个文件时，内核就会向进程返回一个非负整数的文件描述符。但是文件描述符一般在unix，linux系统中才讲。

缓存IO ，大多数系统的默认IO作都是缓存IO,在linux的缓存IO机制中，作系统会将IO的数据缓存在系统的页缓存(page cache)中，也就是说，数据会先被拷贝到作系统内核的缓冲区，然后才会从作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。 缓存IO的缺点： 数据在传输过程中需要在应用程序和地址空间和内核进行多次数据拷贝作，这种数据拷贝作锁带来的cpu以及内存消耗是很大的。

LINUX的IO模型

网络IO的本质是socket的读取。socket在linux系统被抽象为流，故对网络IO的作可以理解为对流的作。

对于一次IO访问，比如以read作为例， 数据会先被拷贝到作系统内核的缓冲区，然后才会从内核缓冲区拷贝到进程的用户层，即应用程序的地址空间 。故当一个read作发生时，其实是经历了两个阶段：

1：内核缓冲区的数据就位

2：数据从内核缓冲区拷贝到用户程序地址空间

那么具体到socket io的一次read来说，这两步分别是：

1：等待网络上的数据分组到达，然后到内核缓冲区中

2：数据从内核缓冲区拷贝到用户程序的地址空间(缓冲区)

所以说 网络应用要处理的无非就两个问题：网络IO和数据计算 ，一般来说网络io带来的延迟影响比较大。

熟悉不？ 我们常说的select，poll和epoll就是属于同步模型中多路复用IO的不同实现方法罢了。 下面分别对同步阻塞，同步不阻塞，同步io复用进行说明。

一：同步阻塞

它是最简单也最常用的网络IO模型。linux下默认的socket都是blocking的。

从图中可以看到，用户进程调用recvfrom这个系统调用后，就处于阻塞状态。然后kernel就开始了IO的个阶段：数据准备。等个阶段准备完成之后，kernel开始第二阶段，将数据从内核缓冲区拷贝到用户程序缓冲区（需要花费一定时间）。然后kernel返回结果（确切的说是recvfrom这个系统调用函数返回结果），用户进程才结束blocking，重新运行起来。

总结 ： 同步阻塞模型下，用户程序在kernel执行io的两个阶段都被blocking住了 。但是优点也是因为这个，无延迟能及时返回数据，且程序模型简单。

二：同步非阻塞

三：IO多路复用

由于同步非阻塞方式需要不断的轮询，光轮询就占据了很大一部分过程，且消耗cpu资源。而这个用户进程可能不止对这个socket的read，可能还有对其他socket的read或者write作，那人们就想到了一次轮询的时候，不光只查询询一个socket fd，而是在一次轮询下，查询多个任务的socket fd的完成状态，只要有任何一个任务完成，就去处理它。而且，轮询人不是进程的用户态，而是有人帮忙就好了。那么这就是所谓的 IO多路复用 。总所周知的linux下的select，poll和epoll就是这么干的。。。

selelct调用是内核级别的，selelct轮询相比较同步非阻塞模式下的轮询的区别为： 前者可以等待多个socket，能实现同时对多个IO端口的 ，当其中任何一个socket数据准备好了，就返回可读。 select或poll调用之后，会阻塞进程 ，与blocking IO 阻塞不用在于，此时的select不是等到所有socket数据达到再处理，而是某个socket数据就会返回给用户进程来处理。

其实select这种相比较同步non-blocking的效果在单个任务的情况下可能还更一些 ，因为这里调用了select和recvfrom两个 call，而non-blocking只调用了一个recvfrom，但是 用select的优势在于它可以同时处理多个socket fd 。

在io复用模型下，对于每一个socket，一般都设置成non-blocking，但是其实 整个用户进程是一直被block的 ，只不过用户process不是被socket IO给block住，而是被select这个函数block住的。

与多进程多线程技术相比，IO多路复用的优势是系统开销小。

一：select

select函数监视多个socket fs，直到有描述符就绪或者超时，函数返回。当select函数返回后，可以通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。select的基本流程为：

二：poll

poll本质上跟select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd的状态，如果某个fd的状态为就绪，则将此fd加入到等待队列中并继续遍历。如果遍历完所有的fd后发现没有就绪的，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时。被唤醒后它又要再次遍历fd。

特点：

1：poll没有连接数限制，因为它是用基于链表来存储的，跟selelct直接fd不一样。

2：同样的大量的fd的数组被整体与用户态和内核地址空间之间。

3：poll还有一个特点是水平触发：如果报告了fd后没有被处理，则下次poll时还会再次报告该fd。

4：跟select一样，在poll返回后，还是需要通过遍历fdset来获取已经就绪的socket。当fd很多时，效率会线性下降。

三：epoll

epoll支持水平触发和边缘触发，的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就绪态，并且只会通知一次。还有一个特点是，epoll使用“”的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知。

没有并发连接的限制，能打开的FD的上限远大于1024（1G的内存上能约10万个端口）。

效率提升，不是轮询的方式，不会随着FD数目的增加效率下降。只有活跃可用的FD才会调用callback函数；即Epoll的优点就在于它只管你“活跃”的连接，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中，Epoll的效率就会远远高于select和poll。

内存拷贝，利用mmap()文件映射内存加速与内核空间的消息传递；即epoll使用mmap减少开销。

聊聊同步、异步、阻塞与非阻塞

聊聊IO多路复用之select、poll、epoll详解

什么是IO模块

IO模块，是工业级远程采集与控制模块，该模块提供了无源节点的开关量输入采集，继电器输出，高频计数器等功能。

以往都是采用控制电缆和PLC连接。如果采用了分布式I/O模块，就可以通过一条通信线和PLC连接，节省了布线、节省了PLC自身的I/O点数。

3、RIO-8100-4DO：4路继电器输出。

4、RIO-8100-6DO：6路继电器输出。

5、RIO-8100-2DI5DO：2路开关量输入/2路计数器，5路继电器输出。

RIO-8100系列远程采集与控制模块，采用 RS232、RS485通信模式与上位进行数据交互，通信协议为工业标准的Modbus RTU协议，ModBus协议定义了一个能认识使用的消息结构，而不管它们是通过何种网络进行通信的。

参考资料来源：

I/O 模块可分为离散、模拟和特殊模块等多种类型,这些模块都可以安装在带有多个插槽的导轨或者机架上，每个模块插人其中一个插槽。导轨或者机架具有不同规格，插槽数分为4、8、12 不等。一般情况下，电源模块插在插槽内，编号为0，PLC插在第二插槽内，各种类型的输入输出模块插在其余插槽内。I/O模块导轨的背面安装带有连接器的印制电路板，可以将插入I/O模块的各插槽连接起来，插槽的上下边可以使插入的模块排成一条直线。

3、RIO-8100-4DO：4路继电器输出。

4、RIO-8100-6DO：6路继电器输出。

5、RIO-8100-2DI5DO：2路开关量输入/2路计数器，5路继电器输出。

RIO-8100系列远程采集与控制模块，采用 RS232、RS485通信模式与上位进b)如果选择排队(同步)，但是排队的同时做与办银行业务无关的事情，比如抽烟，（线程没有被挂起，还可以干一些其他的事），是同步非阻塞模型；行数据交互。

参考资料来源：

IO模块分为IO设备和IO接口两个部分，代表单片机或者计算机数据的进出端口。

输入输出I/O流可以看成对字节或者包装后的字节的读取就是拿出来放进去双路切换；实现联动控制系统的弱电线路与被控设备的强电线路之间的转接、隔离，以防止强电窜入系统，保障系统的安全；

端编程经常需要构造高性能的IO模型，常见的IO模型有四种：

（1）同步阻塞IO（Blocking IO）：即传统的IO模型。

（2）同步非阻塞IO（Non-blocking IO）：默认创建的socket都是阻塞的，非阻塞IO要求socket被设置为NONBLOCK。注意这里所说的NIO并非Ja的NIO（New IO）库。

（3）IO多路复用（IO Multiplexing）：即经典的Reactor设计模式，有时也称为异步阻塞IO，Ja中的Selector和Linux中的epoll都是这种模型。

（4）异步IO（Asynchronous IO）：即经典的Proactor设计模式，网络IO的模型大致有如下几种：也称为异步非阻塞IO。

IO模块，是工业级远程采集与控制模块，该模块提供了无源节点的开关量输入采集，继电器输出，高频计数器等功能。

以往都是采用控制电缆和PLC连接。如果采用了分布式I/O模块，就可以通过一条通信线和PLC连接，节省了布线、节省了PLC自身的I/O点数。

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3、RIO-8100-4DO：4路继电器输出。

4、RIO-8100-6DO：6路继电器输出。

5、RIO-8100-2DI5DO：2路开关量输入/2路计数器，5路继电器输出。

RIO-8100系列远程采集与控制模块，采用RS232、RS485通信模式与上位进行数据交互，通信协议为工业标准的ModbusRTU协议，ModBus协议定义了一个能认识使用的消息结构，而不管它们是通过何种网络进行通信的。

参考资料来源：/">百度百科-远程IO模块

IO是英文IN和OUT的缩写，指电脑主板的进出接口！

I/O 模块工业应用越来越广泛，有的直接集成了串口，带开关量或者继电器或者同时具有：开关量（直流电）、继电器（交流电）和串口功能。

系统中IO模块和IO单元是不是一回事，有什么区别，和PMC的关系又是如何？请哪位大侠赐教！！！ FANUC:发那科公司 I/O输出/输入模块 你还缺少型号、

Gate.io区块链入门第九期，带你了解什么是去中心化交易所。

select、pool、epoll重点总结

I/O模块可用于数据收集和各种控制的应用。分布式I/O模块具有可靠度高、价格优惠、设置容易、网络布线方便等特性，适用于分散地区的应用，可节省系统整合的时间和费用。

select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就是通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写作。

但select，poll，epoll本质上都是同步I/O ，因为他们都需要在读写就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。

I/O复用模型会用到select、poll、epoll函数：对一个IO端口，两次调用，两次返回，比阻塞IO并没有什么优越性。但关键是 能实现同时对多个IO端口进行。

这几个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞I/O所不同的是，这几个函数 可以同时阻塞多个I/O作。而且可以同时对多个读作，多个写作的I/O函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用I/O作函数。

当一个客户端连接上时，就将其连接的fd加入fd_set，等到这个连接准备好读或写的时候，就通知程序进行IO作，与客户端进行数据通信。大部分Unix/Linux 都支持 select 函数，该函数用于探测多个文件描述符的状态变化。

（1） 创建所关注的的描述符（fd_set)，对于一个描述符，可以关注其上面的读(read)、写(write)、异常(exception)，所以通常，要创建三个fd_set，一个用来收集关注读的描述符，一个用来收集关注写的描述符，另外一个用来收集关注异常的描述符。

（2）调用select()等待发生。这里需要注意的一点是，select的阻塞与是否设置非阻塞I/O是没有关系的。

（3） 轮询所有fd_set中的每一个fd，检查是否有相应的发生，如果有，就进行处理。

优点：

相比其他模型，使用 select() 的驱动模型只用单线程（进程）执行，占用资源少，不消耗太多 CPU，同时能够为多客户端提供服务。如果试图建立一个简单的驱动的程序，这个模型有一定的参考价值。

缺点：

（1）每次调用select，都需要把fd从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大！！！（大量句柄数据结构，产生巨大的开销 ）。

（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大！！！（消耗大量时间去轮询各个句柄，才能发现哪些句柄发生了）。

（4）sele实际工程中使用的计数器芯片型号：74LS161。该芯片是一种4位二进制同步计数器，可以进行正向计数或反向计数，并且可以清零。它可以用于工控、自动化控制、数码电子钟等领域。ct的触发方式是水平触发，应用程序如果没有完成对一个已经就绪的文件描述符进行IO作，那么之后每次select调用还是会将这些文件描述符通知进程。

（5）该模型将探测和响应夹杂在一起，一旦响应的执行体庞大，则对整个模型是灾难性的。

poll库是在linux2.1.23中引入的，windows平台不支持poll。poll本质上和select没有太大区别，都是先创建一个关注的描述符的，然后再去等待这些发生，然后再轮询描述符，检查有没有发生，如果有，就进行处理。因此，poll有着与select相似的处理流程：

（1）select需要为读、写、异常分别创建一个描述符，轮询的时候，需要分别轮询这三个。而poll只需要一个，在每个描述符对应的结构上分别设置读、写、异常，轮询的时候，可以同时检查三种。

（2）它没有连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的。

（1）大量的fd的数组被整体于用户态和内核地址空间之间，而不管这样的是不是有意义。

（2）poll还有一个特点是“水平触发”，如果报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd。

poll和select，它们的的问题就在于效率。它们的处理方式都是创建一个列表，然后把这个列表发给内核，返回的时候，再去轮询检查这个列表，这样在描述符比较多的应用中，效率就显得比较低下了。

epoll是一种比较好的做法，它把描述符列表交给内核，一旦有发生，内核把发生的描述符列表通知给进程，这样就避免了轮询整个描述符列表。

epoll支持水平触发和边缘触发，的特点在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就绪态，并且只会通知一次。还有一个特点是，epoll使用“”的就绪通知方式，通过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait便可以收到通知。

epoll与select和poll的调用接口上的不同：select和poll都只提供了一个函数——select或者poll函数。而epoll提供了三个函数，epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait，epoll_create是创建一个epoll句柄；epoll_ctl是注册要的类型；epoll_wait则是等待的产生。

（1）创建一个epoll描述符，调用epoll_create()来完成。epoll_create()有一个整型的参数size，用来告诉内核，要创建一个有size个描述符的列表（）。

（2）给描述符设置所关注的，并把它添加到内核的列表中。这里需要调用epoll_ctl()来完成。

（3）等待内核通知发生，得到发生的描述符的结构列表。该过程由epoll_wait()完成。得到列表后，就可以进行处理了。

（1）没有并发连接的限制，能打开FD的上限远大于1024（1G的内存上能约10万个端口）；

（2）效率提升。不是轮询的方式，不会随着FD数目的增加效率下降。只有活跃可用的FD才会调用callback函数；

即epoll的优点就在于它只管你“活跃”的连接，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中，epoll的效率就会远远高于select和poll。

参考链接：

select、poll、epoll总结及ET、LT区别

干货 五种IO模型的特点以及比较

寄存器是一种用于存储二进制数据的电路元件，它通常由若干个存储单元组成，每个存储单元都能够存储一定量的二进制数据。寄存器提供了一个快速的临时存储区域，它们可以存储地址、数据、状态以及其他控制信号，这些数据可以在需要时方便地使用。

为了保证作系统的安全，将内存划分为内核空间和用户空间。内核空间的进程，可以访问硬件执行IO等作，用户空间的进程只能通过系统调用来访问IO等系统资源。

这个图看起来和阻塞IO区别不大，甚至还多使用了一个系统调用

对于一次IO访问（以read举例），数据会先被拷贝到作系统内核的缓冲区中，然后再拷贝到应用程序的地址空间。

所以，当一个read作发生时，它会经历两个阶段

正是因为这两个阶段，linux系统产生了下面五种网络模型：

在linux下，默认情况下所有的socket都是blocking的，流程如下图所示：

进程调用recvfrom系统调用来读取数据，这是如果还没有到达，进程就进入阻塞状态。等数据到达后完成到内核去的拷贝，再从内核拷贝到用户空间，用户进程才解除阻塞状态。

特点：在IO执行的两个阶段进程都会都阻塞

执行非阻塞io系统调用时，如果内核中的数据还没有准备好，会直接返回，不会阻塞。通过进程不断查询，直到数据在内核中就绪，便开始拷贝到用户空间。拷贝的过程中，进程还是被阻塞了，所有非阻塞IO也是同步IO。

特点：需要进程不断地主动询问kernel数据是否准备好了

单个进程处理多个网络连接IO，使用select\poll\epoll三种系统调用，不断轮询所有的连接，如果有数据到达内核则通知进程，进行数据拷贝到用户内存。

当调用select时，进程会进入阻塞状态，直到有数据到达。

但它的优势在于可以同时多个IO连接。

所以，如果连接数不是很高的话，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web servet性能更好。多路IO复用的优势并不是对于单个连接能处理的更快，而在于能处理更多的连接。

linux下的异步io使用的很少，其流程如下：

发起read作后进程立马返回，整个Io过程不会产生任何block。kernel会等等数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存。当这一切都完成后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read作完成了。

调用blocking io会一直block进程直到作完成

no-blocking io在kernel准备数据的阶段是会立刻返回的

只有异步IO是异步IO，

其他3种：阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO都是同步的。

这是因为其他三种IO在执行真实IO作的过程中都有进程阻塞的阶段，而异步IO在整个过程中进程都没有被阻塞。非阻塞IO在内核数据就绪，拷贝到用户空间的阶段也是阻塞的，因此也是同步IO。

Linux IO模式及select、poll、epoll详解

作系统io小结

时分制是把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息，如图所示。把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行作。与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法，因而PCM通信常称为时分多路通信。

io分为内存io，磁盘io与网络io，一般认为是后两种

聊聊Linux 五种IO模型

作系统为了减少io次数，提高缓存利用率，保护内核空间，在内核空间中设计了页缓存

2） 内存地址寄存器 （MAR,memory address register）。在输入时，它存放把数据从设备传送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存

到设备的内存源地址。

在讲解io模型时，首先需要了解io传输的大致过程：

上面说了网络io作通常分为两个阶段，对于应用进程来说将网卡数据拷贝到内核不用考虑，只需要下面两步：1.内核中数据准备完毕（等待有数据到来）2.将数据和内核拷贝到用户空间

前言：如果服务端有大量的连接，那么就会生成大量的socket，但是如果只有一部分socket活跃，这时如果使用阻塞io/非阻塞io需要构造大量线程读取socket，会造成巨大的浪费。所以可以使用io多路复用技术。使用单独的线程轮询这些socket。

参考： 文件系统及io模型

io模型

socket缓冲区

keep-alive

epoll模型

redis io多路复用

IO控制方式

什么是调制和多路复用？通信系统中为什么要使用这些技术

IO模块的分类：

调制：通常在通信系统中，直接要发送的信号包括（语音信号，视频信号）等基带信号，不能实现远距离传播，在或者有线信道中损失。故需要之中高抗干扰能力的信号来携带信息。将低频信号放在高频信号的过程就是调制。

socket和连接socket

多路复用：多路复用这个情况出现是客观必然的，从代1G开始，那时候用户比较少，所以对技术要求比较低，使用的是频分多址，每个人给你分一段频率，别人不能用，这些构成了代通信系统，像大哥大那个时代。第二代2G，开始使用时分多址（TDM），和码分多址(CDM)这些技术，来将原来分给别人的频率收回来，再分配，通过时间和传播码元类型来扩展用户量，即使是现在2G网络还是很普及，根深蒂固。所以可以看出来，随着频带资源的紧张，用户量不断增加。才会导致多路复用技术的兴起。

频分多路复用和时分多路复用的原理是什么

（3）单个进程能够监视的文件描述符的数量存在限制，32位机默认是1024。

频分多路复用是将具有一定带宽的信道划分为多条具有较小带宽的子信道，各条子信道中心频带率不重合，两条子信道之间相距一定的间隔，每条子信道供一个用户使用。时分多路复用是将线路用于传输的时间划分成若干个时间片，每个用户得到一个时间片，在其占有的时间片内，该用户使用通信线路的全部带宽。两种复用技术的性能比较如下：（1）

1、RIO-8100-4DI4DO：4路开关量输入/4路计数器，4路继电器输出。

时分多路复用比频分多路复用传输速率高，可以充分利用信道的全部带宽。（2）

在时分多路复用中只需要一个MODEM，而在频分多路复用中，每个通道均需一个MODEM（3）

在频分多路复用中，通常需要模/数转换设备，而在时分多路复用中具有明显的数字形式，特别适用于与计算机的直接连接。（4）

时分多路复用混合不同速率的同步方式的终端，能适应新的数据通信网。（5）