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5种常见的I/O模型
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阻塞I/O、非阻塞I/O、信号驱动I/O、I/O多路复用都是同步I/O。
同步I/O指内核向应用程序通知的是就绪事件,比如只通知有客户端连接,要求用户代码自行执行I/O操作。
异步I/O是指内核向应用程序通知的是完成事件,比如读取客户端的数据后才通知应用程序,由内核完成I/O操作。
一、阻塞I/O
调用者调用了某个函数,等待这个函数返回,期间什么也不做,不停的去检查这个函数有没有返回,必须等这个函数返回才能进行下一步动作。
当用户线程发出IO请求之后,内核会去查看数据是否就绪,如果没有就绪就会等待数据就绪,而用户线程就会处于阻塞状态,用户线程交出CPU。当数据就绪之后,内核会将数据拷贝到用户线程,并返回结果给用户线程,用户线程才解除block状态。
二、非阻塞I/O
非阻塞等待,每隔一段时间就去检测IO事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事。非阻塞I/O执行系统调用总是立即返回,不管时间是否已经发生,若时间没有发生,则返回-1,此时可以根据errno区分这两种情况,对于accept,recv和send,事件未发生时,errno通常被设置成eagain。
三、信号驱动I/O
Linux用套接口进行信号驱动IO,安装一个信号处理函数,进程继续运行并不阻塞,当IO时间就绪,进程收到SIGIO信号。然后处理IO事件。
四、I/O多路复用
Linux用select/poll函数实现IO复用模型,这两个函数也会使进程阻塞,但是和阻塞IO所不同的是这两个函数可以同时阻塞多个IO操作。而且可以同时对多个读操作、写操作的IO函数进行检测。知道有数据可读或可写时,才真正调用IO操作函数。
五、异步I/O
Linux中,可以调用aio_read函数告诉内核描述字缓冲区指针和缓冲区的大小、文件偏移及通知的方式,然后立即返回,当内核将数据拷贝到缓冲区后,再通知应用程序。