目錄
- 阻塞IO（Blocking I/O）
- 非阻塞IO（Non-Blocking I/O）
- 多路復(fù)用IO（I/O Multiplexing）
- 信號(hào)驅(qū)動(dòng)式IO（Signal-Driven I/O）
- 異步IO（Asynchronous I/O）
阻塞IO（Blocking I/O）
阻塞IO是最常見(jiàn)的IO模型。
當(dāng)發(fā)起一個(gè)IO操作時(shí)，比如讀取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用read()函數(shù)。如果請(qǐng)求的數(shù)據(jù)沒(méi)有準(zhǔn)備好，此時(shí)進(jìn)程會(huì)被掛起（blocked），進(jìn)入等待狀態(tài)。直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，而且復(fù)制到應(yīng)用進(jìn)程的緩沖區(qū)，這時(shí)候才會(huì)返回。
從調(diào)用到返回，整個(gè)時(shí)間段都是阻塞的，所以被稱為阻塞IO。
就像是手機(jī)沒(méi)電的時(shí)候，去飯館吃飯，我點(diǎn)完菜，只能等著廚師做好，服務(wù)員端上來(lái)，我才能愉快干飯。這段時(shí)間，我就只能坐在座位上干等。
非阻塞IO（Non-Blocking I/O）
阻塞IO，還是比較浪費(fèi)資源的，那么非阻塞IO就來(lái)了。
所謂非阻塞IO，是在調(diào)用IO操作時(shí)，如果緩沖區(qū)沒(méi)有數(shù)據(jù)的話，直接返回一個(gè)錯(cuò)誤碼。應(yīng)用進(jìn)程需要不斷輪詢，來(lái)檢查數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了，就返回?cái)?shù)據(jù)。
就像是我奢侈一把，想吃個(gè)西餐，于是就去了肯德基，點(diǎn)完餐，我就可以坐著刷刷手機(jī)。當(dāng)然，我還需要時(shí)不時(shí)地看看我的餐是不是已經(jīng)備好，餐備好了，就去取一下。
多路復(fù)用IO（I/O Multiplexing）
雖然非阻塞IO相比阻塞IO，性能提升了很多，但是輪詢過(guò)程中，還是有大量的系統(tǒng)調(diào)用，上下文切換的開(kāi)銷比較大。
那么，多路復(fù)用IO就來(lái)了。
多路指的是多個(gè)數(shù)據(jù)通道，復(fù)用指的是一個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)文件描述符（比如socket），當(dāng)某個(gè)文件描述符狀態(tài)發(fā)生變化（比如變得可讀或可寫），多路復(fù)用的函數(shù)將返回變化的文件描述符。
這樣，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，同一個(gè)進(jìn)程中不同的任務(wù)都能被處理。特點(diǎn)是在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，進(jìn)程能夠同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，提高了程序的效率。
select、poll、epoll 等都是 I/O 多路復(fù)用的具體實(shí)現(xiàn)。
以select/poll為例，進(jìn)程通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)fd傳遞給select或poll系統(tǒng)調(diào)用，阻塞在select操作上，這樣select/poll可以偵測(cè)多個(gè)fd是否處于就緒狀態(tài)。當(dāng)有fd就緒時(shí)，立即回調(diào)函數(shù)rollback，接下來(lái)就可以進(jìn)行讀取。
就像是我想吃頓好的，于是選擇去吃自助餐，自助餐有很多餐區(qū)，我先看看哪個(gè)餐區(qū)有我想吃的菜，然后端著盤子去取就行了，一個(gè)人就可以取多個(gè)菜，肉、蔬菜、水果，什么都能吃一點(diǎn)，而且不用怎么等。
信號(hào)驅(qū)動(dòng)式IO（Signal-Driven I/O）
信號(hào)驅(qū)動(dòng)式IO利用信號(hào)機(jī)制來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
進(jìn)程首先告訴內(nèi)核，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)，請(qǐng)發(fā)送一個(gè)SIGIO信號(hào)。進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，等到收到信號(hào)后，再開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。、
就像是我去吃飯，外帶，跟服務(wù)員打聲招呼，餐好了通知我，這時(shí)候我就可以去干其它事情，餐備好之后，服務(wù)員通知我，我取餐就行了。
異步IO（Asynchronous I/O）
異步IO是指當(dāng)發(fā)起一個(gè)IO操作后，系統(tǒng)會(huì)立即返回。異步IO操作在后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸完成后，系統(tǒng)將通知進(jìn)程。這樣，在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，進(jìn)程都可以執(zhí)行其他任務(wù)，不需要等待。
就像是準(zhǔn)備吃飯了，我自己懶得動(dòng)，直接在某團(tuán)上點(diǎn)個(gè)餐，點(diǎn)完之后愛(ài)干啥干啥，等著快遞小哥給我送到就行了。
可以看到，阻塞和非阻塞主要指的是等待數(shù)據(jù)這個(gè)過(guò)程應(yīng)用進(jìn)程需不需要掛起，同步和異步指的是等待數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)拷貝這兩個(gè)過(guò)程應(yīng)用進(jìn)程需不需要掛起，只有異步IO做到了完全異步。
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