你了解过哪些I/O模型
- 阻塞I/O模型：应用程序发起I/O操作后会被阻塞，直到操作完成后才会返回结果。适用于对实时性不高的场景
- 非阻塞I/O模型:应用程序发起I/O操作后立即返回，不会被阻塞，但是需要不断轮询或者使用select/poll/epoll等系统调用来检查I/O操作是否完成。适用于需要多路复用的程序，例如需要处理多个socket连接的服务器程序
- I/O复用模型：通过select/poll/epoll等系统调用，应用程序可以同时等待多个I/O操作，当其中任何一个I/O操作准备就绪时，应用程序会被通知。适用于需要同时处理多个I/O操作的场景，比如高并发的服务端程序
- 信号驱动I/O模型：应用程序发起I/O操作后继续做其他事情，当I/O操作完成时，操作系统会向应用程序发送信号通知其完成。适用于需要异步I/O的场景，提高系统的并发能力
- 异步I/O模型：应用程序发起操作后立即去做其他事情，当I/O操作完成时，应用程序得到通知。异步I/O操作通过操作系统内核完成I/O操作，应用程序只需等待通知即可。适用于需要大量并发连接和高性能的场景，减少系统调用次数，提高调用效率
服务器处理并发请求有哪几种方式
- 单线程web服务器方式：web服务器一次处理一个请求，结束后读取并处理下一个请求，性能较低
- 多进程/多线程服务器：web服务器生成多个进程或线程并行处理用户请求，进程或线程可以按需或事先生成。有的web服务器为每个用户请求生成一个线程，进行响应，不过并发请求达到成千上万时，多个同时运行的线程会消耗大量的系统资源，
- I/O多路复用web服务器：web服务器可以I/O多路复用，达到一个线程就能监听多个客户端的I/O事件
- 多路复用多线程web服务器：将多线程和多路复用结合起来的web服务器，避免让一个线程服务于过多的用户请求，并能充分利用多CPU所提供的计算能力
讲一下I/O多路复用
I/O多路复用是一种多线程IO处理方式，指的是复用一个线程，处理多个socket中的事件。能够实现资源复用，防止创建过多线程导致的上下文切换开销
select,poll,epoll的区别是什么
select,poll,epoll都是用于I/O多路复用的机制
select
select的实现方式是将已连接的socket放入文件描述符集合，然后调用select函数将文件描述符集合拷贝到内核里，让内核来检查是否有网络事件产生(遍历)，当检测到网络事件，将此socket标记为可读/可写，接着把整个文件描述符集合拷贝回用户态，用户态找到可读/可写socket(遍历)对其进行处理
对于select需要遍历两次文件描述符集合，一次是在用户态，一次是在内核态，还会发生两次拷贝文件描述符集合
select使用定长的bitmap表示文件描述符集合，而且所支持的文件描述符个数是有限的，在linux中有FD_SETSIZE限制，默认1024
poll
poll不再用bitmap存储所关注的文件描述符，而是采用动态数组，采用链表形式组织，突破了文件描述符的个数，还会受到系统描述符的限制
其余poll与select差别不大
epoll
- epoll在内核中使用红黑树来跟踪进程所用待检测的文件描述符，把需要监控的socket通过epoll_ctl()函数加入到内核的红黑树中。epoll因为在内核维护了红黑树，可以保存所有待检测的socket,所以只需要传入一个socket,减少了内核和数据空间大量的数据拷贝和内存分配
- epoll使用事件驱动机制，内核里维护一个链表来记录就绪事件，当某个socket有事件发生时，内核通过回调函数将其加入到这个就绪队列中，当用户调用epoll_wait()时，只会返回有事件发生的文件描述符的个数，而不需要返回整个epoll集合
epoll监听线程的个数上限为系统描述符的个数，且监听线程数很多时性能不会大幅降低，是解决C10K问题的核心技术
C10K问题：同时处理 10,000 个并发连接
epoll的边缘触发和水平触发有什么区别
epoll支持两种事件触发机制：边缘触发和水平触发
- 边缘触发：当被监控的socket描述符上有可读事件发生时，服务器端只会从epoll_wait()苏醒一次，即使进程没有调用read函数从内核读取数据，也依然只苏醒一次，因此程序要保证一次性把内核缓冲区的数据读取完毕
- 水平触发：当被监控的socket描述符上有可读事件发生时，服务器不断从epoll_wait中苏醒，直到内核缓冲区数据被read函数读完才结束，目的是告诉我们有数据需要读取
如果使用边缘触发，I/O事件发生时只会通知一次，因此我们会循环从文件描述符读写数据，如果文件描述符是阻塞的，没有数据可读写时，进程会阻塞在读写函数那里，程序没办法往下继续执行，因此边缘触发通常与非阻塞式I/O一起使用
如果使用水平触发，当内核通知文件描述符可读写时，接下来还会检测他的状态，看他是否还是可读写。
一般边缘触发比水平触发效率高，因为边缘触发可以减少epoll_wait的系统调用次数
零拷贝是什么
传统的I/O工作方式，从硬盘读写数据，然后通过网卡向外发送，需要进行四次数据拷贝(磁盘->内核态内存->用户态内存->内核态内存->网卡)，为了提高文件传输的性能，出现了零拷贝技术
通过一次系统调用合并了磁盘读取和网络发送两个操作(磁盘->内核态->网卡），将4次拷贝减少到2次，同时避免CPU拷贝和用户态->内核态切换，大幅提升I/O效率。
redis、nignx、netty是依赖什么实现的高性能
主要依赖Reactor模式实现的高性能，这是在I/O多路复用的基础上实现的基于事件驱动的网络模型
Reactor模式是灵活多变的，可以应对不同的业务场景：
- Reactor的数量可以有一个也可以有多个
- 处理资源池可以是单线程也可以是多线程
Redis
redis 6.0之前使用单Reactor单线程模式(6.0之后单 Reactor + 多 I/O 线程）。因为全部工作都在一个线程内完成，不需要考虑多线程竞争问题。
这种方案有两个缺点：
- 只有一个线程，无法充分利用多核CPU性能
- Handler对象在业务处理时，整个线程是无法链接其他事件的，如果业务处理耗时比较长，那就造成了响应延迟
因此单线程Reactor不适合计算密集型的场景，只适用于业务处理非常快的场景
netty
多Reactor多线程模式
优势是：
- 主线程和子线程分工明确，主线程只负责接收新连接，子线程负责完成后续的业务处理
- 主线程和子线程的交互很简单，主线程只需要把新连接传给子线程，子线程无需返回数据，直接就可以在子线程将处理结果发给客户端
nginx
nginx是多Reactor多进程模式，不过与标准情况有些差异
主进程仅仅用来初始化socket,并没有创建mainReactor来accept连接，而是子进程的Reactor来accept连接，通过锁（同一时间只允许一个 Worker进程监听端口）来控制一次只有一个子进程进行accept(防止惊群效应)，子进程accept新连接后就放到自己的Reactor里进行处理，不会再非配给其他的子进程
惊群效应：多个等待者同时争抢同一个资源，导致无效竞争和资源浪费