Web服务器如何“侦听” IP地址，中断或轮询？

我正在尝试了解Web服务器的较低细节。我想知道服务器（例如Apache）是否正在持续轮询新请求，或者服务器是否可以通过某种中断系统工作。如果是中断，是什么引发了该中断，这是网卡驱动程序吗？

简短的答案是：某种中断系统。本质上，他们使用阻塞I / O，这意味着他们在等待新数据时会休眠（阻塞）。

1. 服务器创建一个监听套接字，然后在等待新连接时阻塞。在这段时间内，内核将进程置于可中断的睡眠状态并运行其他进程。这一点很重要：连续进行进程轮询会浪费CPU。内核可以通过阻止进程直到有工作要做，才能更有效地使用系统资源。

2. 当新数据到达网络时，网卡将发出一个中断。

3. 看到网卡有中断，内核通过网卡驱动程序从网卡读取新数据并将其存储到内存中。（这必须快速完成，并且通常在中断处理程序中进行处理。）

4. 内核处理新到达的数据并将其与套接字关联。在该套接字上阻塞的进程将被标记为可运行，这意味着它现在可以运行了。它不一定立即运行（内核可能决定仍然运行其他进程）。

5. 内核会在闲时唤醒被阻止的Web服务器进程。（因为它现在可以运行了。）

6. Web服务器进程将继续执行，就像没有时间过去一样。它的阻塞系统调用返回并处理任何新数据。然后...转到步骤1。

有很多“较低”的细节。

首先，请考虑内核具有进程列表，并且在任何给定时间，这些进程中有一些正在运行，而有些则没有。内核允许每个正在运行的进程占用一部分CPU时间，然后中断它并移至下一个。如果没有可运行的进程，则内核可能会向CPU 发出类似HLT的指令，从而使CPU挂起，直到发生硬件中断为止。

服务器中某处的系统调用显示“给我一些事情”。有两种大致的实现方法。对于Apache，它调用acceptApache先前打开的套接字，可能监听端口80。内核维护一个连接尝试队列，并在每次接收到TCP SYN时将其添加到该队列中。内核如何知道已接收到TCP SYN取决于设备驱动程序。对于许多NIC，接收网络数据时可能会发生硬件中断。

accept请内核将我的下一个连接初始化返回给我。如果队列不为空，则accept立即返回。如果队列为空，那么将从正在运行的进程列表中删除该进程（Apache）。稍后启动连接时，该过程将恢复。这称为“阻止”，因为对于调用它的进程而言，它accept()看起来像一个函数，直到它产生结果后才返回，这可能要从现在开始。在这段时间内，该过程无能为力。

一旦accept返回，Apache就会知道有人正在尝试建立连接。然后，它将调用fork将Apache进程拆分为两个相同的进程。这些过程之一继续处理HTTP请求，其他过程accept再次调用以获取下一个连接。因此，总会有一个主进程，除了调用accept和生成子进程外什么都不做，然后每个请求都有一个子进程。

这是一个简化：可以使用线程而不是进程来执行此操作，并且还可以fork预先执行，这样在收到请求时便有一个工作进程可供使用，从而减少了启动开销。取决于Apache的配置方式，它可以执行以下任一操作。

这是执行此操作的第一大类，它称为阻塞IO，因为系统调用like accept和readand write在套接字上进行操作将挂起进程，直到有返回值为止。

另一种广泛的实现方式称为非阻塞或基于事件或异步IO。这是通过系统调用（例如select或）实现的epoll。它们每个都做同样的事情：给它们一个套接字列表（或一般来说，文件描述符），以及它们要使用的功能，内核阻塞直到它准备做其中一件事情。

使用此模型，您可能会告诉内核（带有epoll），“告诉我端口80上是否有新连接，或者要从我打开的这9471个其他连接中的任何一个上读取新数据。” epoll直到这些事情之一准备就绪，然后再做。然后重复。系统调用像accept和read和write永不块，部分是因为当你打电话给他们，epoll只是告诉你，他们已经准备好所以会是没有任何理由阻止，而且还因为当你打开插座或您指定的文件，你希望他们在非阻塞模式下，因此这些调用将失败，EWOULDBLOCK而不是阻塞。

该模型的优点是您只需要一个过程。这意味着您不必为每个请求分配堆栈和内核结构。Nginx和HAProxy使用此模型，这是一个主要原因，在相似的硬件上，它们可以处理比Apache多得多的连接。