Tomcat NIO中epoll多路复用是什么意思

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• 从 linux 操作系统角度看有一个 socket 监听在某个端口，等待客户端的连接请求，我们称运行监听 socket 的线程为 acceptor thread 。

• 有多个客户端的连接请求过来，每个请求经过3次握手，监听线程 accept 请求，为每个连接请求在 server 端创建 socket 。

• 对于服务端的 socket 会尝试读取客户端发送的数据，如果客户端不发送数据，那么这个读取操作会一直阻塞，一直到有数据发送过来。

• 从操作系统的角度看，当客户端没有数据发送的时候，服务端这个读取数据的线程或进程就会进入 TASK_INTERRUPTIBLE 状态，也就是平时常用的 top 命令中的 S 状态。在操作系统的等待队列里，等待有客户端数据到来，然后唤醒这个读取线程或者进程来读取数据。

• 基于以上，一般对于每个连接请求的服务端 socket 都会创建一个线程来读取并操作数据。所以连接请求，服务端 socket ，服务端线程是一一对应的关系。

• 对于上述模型，在并发连接比较少的情况下没有问题。如果并发连接数量巨大，那么意味着操作系统要创建巨大数量的线程来支持并发，同时也需要对这些线程进行调度和上下文切换。这些大量多线带来的工作量对于操作系统来说都是巨大的负担，所以这种 IO 模型很难支持大量的并发。

• 从 linux 操作系统角度看有一个 socket 监听在某个端口，等待客户端的连接请求，我们称运行监听 socket 的线程为 acceptor thread 。

• 有多个客户端的连接请求过来，每个请求经过3次握手，监听线程 accept 请求，为每个连接请求在 server 端创建 socket 。

• 对于服务端的 socket 来说，linux 操作系统会为其注册一系列感兴趣的事件(例如读事件，当数据就绪可读的时候触发。写事件，当 buffer 有缓冲，可以写数据的时候触发)。这样所有的服务端 socket 可以形成一个 intreast list 。

• 对于 individual 的 server 端 socket 来说，如果客户端发送了数据，linux 操作系统会触发注册的读事件，然后会把这个 socket 加入一个就绪列表中，我们称之为 ready list。对于 ready list 之中的 socket 是一定可以读到数据的，因为已经触发了读事件，即数据就绪可读。

• 一般我们会有一个用户空间的线程或者进程来运行 java NIO 的 API ，在这个线程里通过来轮询 ready list ，如果 list 里有 socket 则进行读取数据和操作数据。如果 ready list 没有触发事件的 socket ，对于操作系统来说，该线程会进入 TASK_INTERRUPTIBLE 状态( top 命令中的 S 状态)，在操作系统的等待队列里，等待 ready list 有数据，然后唤醒这个读取线程读取并操作数据。

• 基于上述，epoll 用少量的线程就可以支持大量的连接请求，从而避免了传统 IO 的问题。

  
  

• 传统 IO 对于每个连接都需要操作系统分配一个单独的线程(或者进程)，在高并发下的大量线程(或者进程)会给操作系统带来巨大负担，所以传统 IO 对高并发支持不友好。
• epoll 模型下的 IO 会对 socket 注册感兴趣的事件(读写事件等)，当事件发生的时候把就绪的 socket 放到 ready list 里，这个列表里的 socket 一定可以读写数据。对于检查事件是否发生，把 socket 放入就绪列表里等任务都是由操作系统内核完成的，不由用户空间的应用程序做，最大限度的利用了操作系统。
• 用户空间的线程利用包装好的 java NIO API 发起对 ready list 轮询的系统调用，这样少量的用户空间线程就可以完成对大量连接请求的支持，所以 epoll 模式下的 IO 对高并发的支持是友好的。
• 对于户空间线程我们一般称之为事件轮询线程，tomcat NIO 中一般叫 poller thread 。当 poller thread 发现有可用 socket 的时候一般不会自己处理读取操作数据，而是把 socket 给预先定义好的线程池中的线程来读取数据，操作数据。
• 对于 tomcat 来说，上面的线程池就是 io 线程池，也就是我们平时配置的 tomcat 线程池，这里面的线程读取数据，运行 servlet 。

• 对于 epoll 下的 tomcat io 线程池来说，数据的读取是同步的。从操作系统的角度来说，NIO API 发起读数据的系统调用，这个线程会一直等到数据读完返回。只是这个时候一定有数据可读，不必等待过长的时间，所以 tomcat NIO 是同步非阻塞 IO。

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