摘要：調(diào)用一次獲得就緒文件描述符時(shí)，返回的并不是實(shí)際的描述符，而是一個(gè)代表就緒描述符數(shù)量的值，拿到這些值去指定的一個(gè)數(shù)組中依次取得相應(yīng)數(shù)量的文件描述符即可，這里使用內(nèi)存映射技術(shù)，避免了復(fù)制大量文件描述符帶來(lái)的開銷。

Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient.

IO（Input & Output），顧名思義，輸入輸出即是IO。磁盤，網(wǎng)絡(luò)，鼠標(biāo)，鍵盤等都算IO；而大家通常說(shuō)的IO，大部分指磁盤和網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)操作。
對(duì)于磁盤，IO=讀寫；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)，IO=收發(fā)。

學(xué)習(xí)C語(yǔ)言時(shí)，有個(gè)作業(yè)，大意是寫一個(gè)server程序和client程序，實(shí)現(xiàn)TCP/UDP通信?？雌饋?lái)代碼如下：

int ClientSend(SOCKET s, char* msg)
{
    char buf[BUF_SIZE] = {0};
    if (s && msg)
    {        
        int len = send(s, msg, strlen(msg), 0);
        if (len > 0)
        {
            println("Client send OK!");
            len = recv(s, buf, BUF_SIZE);
            if (len > 0)
            {
                println("Client receive: %s", buf);
            }
            // else socket recv error
        }
        // else socket send error
    }
    // else 
}

int main(char* argc, char* argv[])
{
    // 初始化socket
    SOCKET s = InitSocket();
    if (s != -1)
    {
        ClientSend(s, "Hi, I am Client");
    }
    // else socket init error
    return 0;
}

int main(char* argc, char* argv[])
{
    char buf[BUF_SIZE] = {0};
    const char* msg = "Roger that, I am Server";
     // 初始化socket，略
    SOCKET s = InitSocket();
    SOCKET cs;
    sockaddr_in addr;
    int nAddrLen = sizeof(addr);
    
    while ((cs = accept(s, &addr, &nAddrLen)) != -1)
    {
        int len = recv(cs, buf, BUF_SIZE, 0);
        if (len > 0)
        {
            len = send(cs, msg, strlen(msg), 0);
            if (len > 0)
            {
                println("Serve one client");
            }
            // else socket send error
        }
    }
    return 0;
}

在這個(gè)例子中，如果一個(gè)Client通信沒有結(jié)束，其它的Client是無(wú)法和Server通信的。原因就是代碼里面使用的是Blocking I/O，即同步IO。因?yàn)樵诖a中的recv或者send，都會(huì)阻塞住當(dāng)前代碼的執(zhí)行。單靠這種模型，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)一個(gè)完善的服務(wù)器的。

為了讓Server能服務(wù)更多的Client，基于Blocking I/O，可以采用多線程（進(jìn)程）來(lái)處理，實(shí)現(xiàn)1對(duì)多的服務(wù)。

int ThreadProc(void* pParam)
{
   char buf[BUF_SIZE] = {0};
   const char* msg = "Roger that, I am Server";
   if (pParam)
   {
       int len = recv(cs, buf, BUF_SIZE, 0);
        if (len > 0)
        {
            len = send(cs, msg, strlen(msg), 0);
            if (len > 0)
            {
                println("Serve one client");
            }
            // else socket send error
        }
      // else socket recv error
   } 
   // else param error
   return 0;
}

int main(char* argc, char* argv[])
{
     // 初始化socket，略
    SOCKET s = InitSocket();
    SOCKET cs;
    sockaddr_in addr;
    int nAddrLen = sizeof(addr);
    
    while ((cs = accept(s, &addr, &nAddrLen)) != -1)
    {
        int pThread = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, cs);
      // serve on client
    }
    return 0;
}

這樣的方案，的確能同時(shí)處理多個(gè)Client請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)并發(fā)。但由于創(chuàng)建線程的成本很高（需要分配內(nèi)存，調(diào)度CPU等），受Server硬件條件的限制，這種方案不能服務(wù)很多Client，即服務(wù)器性能很低下。
另外，如果把ThreadProc里面的代碼增加邏輯：

// recive data from buf
setenv(buf);
CreateProcess(NULL, 0 ...);
// parse env in child process

這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的CGI模型了。
在一些簡(jiǎn)單的http服務(wù)器代碼中，見到過(guò)這樣的模型。（比如一些嵌入式系統(tǒng)服務(wù)器）。

因?yàn)锽locking I/O的特點(diǎn)，所以系統(tǒng)提供了另外的方法，Non-blocking I/O，即調(diào)用send，recv等接口時(shí)，不會(huì)阻塞線程，但調(diào)用者需要自己去輪訓(xùn)IO的狀態(tài)來(lái)判定操作；就像一個(gè)監(jiān)工不停的問(wèn)工人，你完事兒沒有。

int main(char * argc, char * argv[])
{
    // 初始化socket，略
    SOCKET s = InitSocket();
    SOCKET cs;
    sockaddr_in addr;
    int fd;
    int nAddrLen = sizeof(addr);
    SetNonblocking(s);

    while (running) 
    {
        int ret = select(FD_SETSIZE, ...);
        if (ret == -1) break;
        if (ret == 0) continue;

        for (fd = 0; fd < FD_SETSIZE; fd++)
        {
            if (FD_ISSET(fd, ...)
            { 
                // 有新的client進(jìn)來(lái)   
                if (fd == s)
                {
                    cs = accept(s, & addr, & nAddrLen, 0);
                    FD_SET(cs, ...);
                }
                else // cs中的一個(gè)里面有變化
                {
                    ioctl(fd, FIONREAD, & nread); 
                    // 處理完畢
                    if (nread == 0)
                    {
                        close(fd);
                        FD_CLR(fd, ...);
                    }
                    else
                    {
                        // 處理Client邏輯，這里可能會(huì)創(chuàng)建線程。
                        ......
                    }
                }
            }
            // serve on client
        }
    }
    return 0;
}

在這種模型中，while和for循環(huán)不停的檢查fd_set的狀態(tài)，并做相應(yīng)的處理，類似Apache的解決方案。
但是，這個(gè)模型里面還有一個(gè)block，就是select，當(dāng)有fd發(fā)生變化時(shí)，select才會(huì)返回。
還有，select中的FD_SETSIZE有限制（一般是2048），就表明單進(jìn)程還是不能支持更大量級(jí)的并發(fā)。Apache采用多進(jìn)程的方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
后期有了epoll，這個(gè)限制放的更寬，很多http服務(wù)器是用epoll來(lái)實(shí)現(xiàn)的（Nginx）。

epoll主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

基于事件的就緒通知方式 ，select/poll方式，進(jìn)程只有在調(diào)用一定的方法后，內(nèi)核才會(huì)對(duì)所有監(jiān)視的文件描述符進(jìn)行掃描，而epoll事件通過(guò)epoll_ctl()注冊(cè)一個(gè)文件描述符，一旦某個(gè)文件描述符就緒時(shí)，內(nèi)核會(huì)采用類似call back的回調(diào)機(jī)制，迅速激活這個(gè)文件描述符，epoll_wait()便會(huì)得到通知。

調(diào)用一次epoll_wait()獲得就緒文件描述符時(shí)，返回的并不是實(shí)際的描述符，而是一個(gè)代表就緒描述符數(shù)量的值，拿到這些值去epoll指定的一個(gè)數(shù)組中依次取得相應(yīng)數(shù)量的文件描述符即可，這里使用內(nèi)存映射（mmap）技術(shù)， 避免了復(fù)制大量文件描述符帶來(lái)的開銷。

Nodejs，也采用了和Nginx類似的思路，可以再深入了解下libuv。

有些人說(shuō)Nodejs是Asynchronous I/O，其實(shí)不然。Asynchronous I/O是說(shuō)用戶發(fā)起read等IO操作后，去做其它的事情了，而系統(tǒng)在完成IO操作后，用signal的方式通知用戶完成。目前使用此模型的http服務(wù)器有asyncio等。