服务器并发处理能力 - 2
系统调用
进程有两种运行模式：用户态和内核态。进程通常在用户态，这时可以使用CPU和内存，而当进程需要对硬件外设进行操作的时候（如读取磁盘文件、发送网络数据），就必须切换到内核态，当在内核态的任务完成后，进程又切回到用户态。
由于系统调用涉及进程从用户态到内核态的切换，导致一定的内存空间交换，这也是一定程度上的上下文切换，所以系统调用的开销通常是比较昂贵的。
减少不必要的系统调用，也是Web服务器性能优化的一个方面。
我们使用 strace 来跟踪 Nginx 的一个子进程，获得某次请求处理的一系列系统调用，如下所示：
内存分配
Apache在运行时的内存使用量是非常惊人的，这主要归咎于它的多进程模型，该模型使得Apache在运行开始便一次性申请大片的内存作为内存池。而Nginx的内存分配策略，它使用多线程来处理请求，这使得多线程之间可以共享内存资源，从而令它的内存总体使用大大减少，Nginx维持10000个非活跃HTTP持久连接只需要2.5MB内存。
持久连接
持久连接（Keep-Alive）也称为长连接。HTTP/1.1对长连接有了完整的定义，HTTP请求数据投中包含关于长连接的生命：
Connection : Keep-Alive
长连接的有效使用可以减少大量重新建立连接的开销，有效的加速性能。对于Apache这样的多进程模型来说，如果长连接超时时间过长，那么即便是浏览器没有任何请求，而Apache仍然维持着连接的子进程，一旦并发用户数较多，那么Apache将维持着大量空闲进程，严重影响了服务器性能。
I/O模型
有人说，比特天生就是用来别复制的，数据的生命意义便在于输入输出。
事实上，如何让高速的CPU和慢速的I/O设备更好的协调工作，这是从现代计算机诞生到现在一直探索的话题。
PIO与DMA
很早以前，磁盘和内存之间的数据传输是需要CPU控制的，也就是说如何读取磁盘文件到内存，数据要经过CPU存储转发，这种方式称为PIO。
后来，DMA（直接内存访问，Direct Memory Access）取代了PIO，它可以不经过CPU而直接进行磁盘和内存的数据交换。在DMA模式下，CPU只需要向DMA下达指令，由DMA来处理数据的传送即可，DMA通过系统总线来传输数据，传送完毕通知CPU，这样降低了CPU占有率。
同步阻塞I/O - BIO
阻塞是指当前发起I/O操作的进程被阻塞，而不是CPU被阻塞。
举个例子，比如你去逛街，饿了，你看到小吃城，就在一家面馆买了一碗面，交了钱，可面条做起来需要时间，你知不知道什么时候可以做好，只好坐在那里等，等面条做好吃完再继续逛街。—— 这里吃面条便是I/O操作。
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编程根基：数据结构、算法与系统基础
Java 内核：JVM 与并发编程
框架与 I/O：Spring、Netty 与 Web 容器
高性能中间件：消息、缓存与存储
架构能力：高可用、DDD 与系统设计
云原生：容器化、可观测性与工程效能
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