五种IO模型

Posted 2023-02-14

1. 阻塞I/O

2. 非阻塞I/O

3. 多路I/O复用

4. 信号驱动I/O

5. 异步I/O

前四种都是同步，只有最后一个是异步I/O

阻塞I/O模型

进程会一直阻塞(不再占有CPU)，直到数据拷贝完成。应用程序调用一个IO函数，导致应用程序阻塞，等待数据准备好。 如果数据没有准备好，一直等待….数据准备好了，从内核拷贝到用户空间,IO函数返回成功指示。

非阻塞I/O模型

非阻塞IO进程反复调用I/O函数（多次系统调用，并马上返回）；在数据拷贝的过程中，进程是阻塞的。

当所请求的I/O操作无法完成时，不将进程睡眠，而是返回一个错误。这样让I/O操作函数不断地测试数据是否已经准备好，如果没有准备好就继续测试。直到数据准备好位置，会一直占用CPU；

多路I/O复用

select、poll和epoll三个函数，关键是能实现同时对多个I/O端口进行监听。这几个函数也可以使进程阻塞，但是和阻塞I/O的区别是，他可以同时阻塞多个I/O操作，并且同时对多个读、写操作进行检测，知道有数据可读或可写时，才真正调用I/O操作函数。

信号驱动I/O

安装一个信号处理函数用来接收信号，进程继续运行并且不阻塞。当数据准备好时，进程会收到一个SIGIO信号，可以在信号处理函数中调用I/O操作函数处理数据

异步I/O模型

数据拷贝的时候进程无需阻塞。linux中并没有真正意义上的异步I/O。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后（内核），通过状态、通知和回调来通知调用者的输入输出操作。

同步、异步区别

• 同步/异步：
• 同步，就是在发出一个调用时，在没有得到结果之前， 该调用就不返回。
• 异步则是相反，调用在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果。内核在处理完事件之后，会主动将结果写到缓冲区中，然后用某种方法（信号等）通知线程来，然后线程来到缓冲区取数据。得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。以轮询的形式进行访问。

阻塞、非阻塞区别

阻塞/非阻塞：
阻塞/非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。

• 阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
• 非阻塞调用指在不能立刻 同步/异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication) 。