IO模型

io_service對(duì)象是asio框架中的調(diào)度器，所有異步io事件都是通過它來分發(fā)處理的（io對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)中都需要傳入一個(gè)io_service對(duì)象）。

asio::io_service io_service;
asio::ip::tcp::socket socket(io_service);

在asio框架中，同步的io主要流程如下：

• 應(yīng)用程序調(diào)用IO對(duì)象成員函數(shù)執(zhí)行IO操作

• IO對(duì)象向io_service 提出請(qǐng)求.

• io_service 調(diào)用操作系統(tǒng)的功能執(zhí)行連接操作.

• 操作系統(tǒng)向io_service 返回執(zhí)行結(jié)果.

• io_service將錯(cuò)誤的操作結(jié)果翻譯為boost::system::error_code類型，再傳遞給IO對(duì)象.

• 如果操作失敗,IO對(duì)象拋出boost::system::system_error類型的異常.

而異步IO的處理流程則有些不同：

• 應(yīng)用程序調(diào)用IO對(duì)象成員函數(shù)執(zhí)行IO操作

• IO對(duì)象請(qǐng)求io_service的服務(wù)

• io_service 通知操作系統(tǒng)其需要開始一個(gè)異步連接.

• 操作系統(tǒng)指示連接操作完成, io_service從隊(duì)列中獲取操作結(jié)果

• 應(yīng)用程序必須調(diào)用io_service::run()以便于接收結(jié)果

• 調(diào)用io_service::run()后,io_service返回一個(gè)操作結(jié)果,并將其翻譯為error_code,傳遞到事件回調(diào)函數(shù)中

io_service對(duì)象

io_service對(duì)象主要有兩個(gè)方法——post和run：

• post用于發(fā)布io事件，如timer，socket讀寫等，一般由asio框架相應(yīng)對(duì)象調(diào)用，無需我們顯式調(diào)用。

• run用于監(jiān)聽io事件響應(yīng)，并執(zhí)行響應(yīng)回調(diào)，對(duì)于異步io操作需要在代碼中顯式調(diào)用，對(duì)于同步io操作則由io對(duì)象隱式調(diào)用（并不是run函數(shù)，不過也是等待io事件）。

可見，io_service提供的是一個(gè)生產(chǎn)者消費(fèi)者模型。在異步io操作中需要我們手動(dòng)控制消費(fèi)者，調(diào)用run函數(shù)，它的基本工作模式如下：

• 等待io事件響應(yīng)，如果所有io事件響應(yīng)完成則退出

• 等待到io事件響應(yīng)后，執(zhí)行其對(duì)應(yīng)的回調(diào)

• 繼續(xù)等待下一個(gè)io事件，重復(fù)1-2

從中可以看出，io_service是一個(gè)工作隊(duì)列的模型。在使用過程中一般有如下幾個(gè)需要注意的地方：

1. run函數(shù)在io事件完成后會(huì)退出，導(dǎo)致后續(xù)基于該對(duì)象的異步io任務(wù)無法執(zhí)行

由于io_service并不會(huì)主動(dòng)常見調(diào)度線程，需要我們手動(dòng)分配，常見的方式是給其分配一個(gè)線程，然后執(zhí)行run函數(shù)。但run函數(shù)在io事件完成后會(huì)退出，線程會(huì)終止，后續(xù)基于該對(duì)象的異步io任務(wù)無法得到調(diào)度。

解決這個(gè)問題的方法是通過一個(gè)asio::io_service::work對(duì)象來守護(hù)io_service。這樣，即使所有io任務(wù)都執(zhí)行完成，也不會(huì)退出，繼續(xù)等待新的io任務(wù)。

boost::asio::io_service?io;
boost::asio::io_service::work?work(io);
io.run();

2. 回調(diào)在run函數(shù)的線程中同步執(zhí)行，當(dāng)回調(diào)處理時(shí)間較長時(shí)阻塞后續(xù)io響應(yīng)

解決這個(gè)問題的方法有兩種：1. 啟動(dòng)多線程執(zhí)行run函數(shù)（run函數(shù)是線程安全的），2. 新啟動(dòng)一個(gè)線程（或通過線程池）來執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。一般來講，如果回調(diào)處理事件不是特別短，應(yīng)該使用在線程池中處理回調(diào)的方式。

3. 回調(diào)在run函數(shù)的線程中同步執(zhí)行，io事件較多的時(shí)候得不到及時(shí)響應(yīng)

這個(gè)其實(shí)是性能問題了，在多核cpu上可以通過在多個(gè)線程中執(zhí)行run函數(shù)來解決這一問題。這種方式也只能充分利用cpu性能，本身性能問題就不是光靠軟件就能解決的。

.net中的異步io調(diào)度方式

和io_service這種手動(dòng)控制的方式比起來，.net則是純粹的自動(dòng)檔了。IO調(diào)度由CLR托管了，無需手動(dòng)控制。回調(diào)也是在線程池中執(zhí)行，無需擔(dān)心影響后續(xù)IO響應(yīng)。

正是由于CLR的托管，在.net 的異步IO框架中，就沒有類似io_service的調(diào)度對(duì)象存在，這也符合.net的一貫簡潔做法。