分布式微服务架构详解,各种微服务架构图解

图1-12

操作系统为了支持多任务处理，所以实现了进程调度功能，运行中的进程表示获得了CPU的使用权，当进程(线程)因为某些操作导致阻塞时，就会释放CPU使用权，使得操作系统能够多任务的执行。

当多个进程是运行状态等待CPU调度时，这些进程会保存到一个可运行队列中，如图1-13所示。

图1-13 当进程A执行创建Socket语句时，在Linux操作系统中会创建一个由文件系统管理的Socket对象，这个Socket对象包含发送缓冲区、接收缓冲区、等待队列等，其中等待队列是非常重要的结构，它指向所有需要等待当前Socket事件的进程，如图1-14所示。

当进程A调用poll()方法阻塞时，操作系统会把当前进程A从工作队列移动到Socket的等待队列中（将进程A的指针指向等待队列，后续需要进行唤醒），此时A被阻塞，CPU继续执行下一个进程。

图1-14

当Socket收到数据时，等待该Socket FD的进程会收到被唤醒，如图1-15所示，计算机通过网卡接收到客户端传过来的数据，网卡会把这个数据写入到内存，然后再通过中断信号通知CPU有数据到达，于是CPU开始执行中断程序。

当发生了中断，就意味着需要操作系统的介入，开展管理工作。由于操作系统的管理工作（如进程切换、分配IO设备）需要使用特权指令，因此CPU要从用户态转换为核心态。中断就可以使CPU从用户态转换为核心态，使操作系统获得计算机的控制权。因此，有了中断，才能实现多道程序并发执行。

此处的中断程序主要有两项功能，先将网络数据写入到对应 Socket 的接收缓冲区里面(步骤 ④)，再唤醒进程 A(步骤 ⑤)，重新将进程 A 放入工作队列中。

图1-15

前面在1.4节中讲的其实是Recv()方法，它只能监视单个Socket。而在实际应用中，这种单Socket监听很明显会影响到客户端连接数，所以我们需要寻找一种能够同时监听多个Socket的方法，而select/poll就是在这个背景下产生的，其中poll方法在前面的案例中就讲过，默认情况下使用poll模型。

先来了解一下select模型，由于在前面的分析中我们知道Recv()只能实现对单个socket的监听，当客户端连接数较多的时候，会导致吞吐量非常低，所以我们想，能不能实现同时监听多个socket，只要任何一个socket连接存在IO就绪事件，就触发进程的唤醒。

如图1-16所示，假设程序同时监听socket1和socket2这两个socket连接，那么当应用程序调用select方法后，操作系统会把进程A分别指向这连个个socket的等待队列中。当任何一个Socket收到数据后，中断程序会唤醒对应的进程。

当进程 A 被唤醒后，它知道至少有一个 Socket 接收了数据。程序只需遍历一遍 Socket 列表，就可以得到就绪的 Socket。