四种IO模型‘阻塞IO/非阻塞IO/信号驱动IO/异步IO‘

Posted 2021-08-11 程序字母K

目录：

• 1、阻塞IO
• 2、非阻塞IO
• 3、信号驱动IO
• 4、异步IO

IO过程：等待IO就绪，数据拷贝

1、阻塞IO

若IO条件不具备，一直等待
流程简单，效率低

图解：

2、非阻塞IO

IO条件不具备，直接报错返回
相较于阻塞IO，非阻塞IO对于资源的利用率有所提高,操作复杂度有所提升，因为这种非阻塞操作通常要循环进行，IO操作不够实时

图解：

非阻塞IO的实现：
1.非阻塞的实现：recv/send(fd, buf, len, flag);
其中flag设置为MSG_DONTWAIT

• 设置描述符属性：int fcntl(int fd, int cmd, …);

其中cmd有:

• 复制一个现有的描述符 :
  cmd = F_DUPFD

• 获得/设置文件描述符标记:
  cmd = F_GETFD或F_SETFD

• 获得/设置文件状态标记

• cmd = F_GETFL或F_SETFL

• 获得/设置异步IO所有权
  cmd = F_GETOWN或F_SETOWN

• 获得/设置记录锁

• cmd = F_GETLK或F_SETLKW

通常设置非阻塞时，我们将一个描述符的属性给设置为非阻塞属性，往后这个描述符的所有操作都是非阻塞的(非阻塞—O_NONBLOCK)

void SetNoBlock(int fd){
    int fl = fcntl(fd, F_GETFL);
    if(fl < 0){
        perror("fcntl");
        return ;
    }
    fcntl(fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK); 
}

3、信号驱动IO

注册一个信号处理函数，通过信号中断实现IO实时操作
效率及实时性较于非阻塞IO更高，但是操作的流程负责度要更高

图解：

4、异步IO

异步IO操作使用AIO控制块来描述IO操作
对资源利用率最高，但是流程也最复杂

图解：

同步、异步;阻塞、非阻塞:

同步：完成一个功能，如果条件不具备则一直等待，直到功能完成，才进行下一个任务；

异步：发起一个调用，让别人完成，不用等待完成后继续推进

阻塞：发起一个功能操作，如果条件不具备一直等待

非阻塞：发起一个功能操作，如果条件不具备则立即报错返回

同步与异步：主要强调流程上一个功能的时序性的完成流程，更多的是描述一个任务的完成流程,任务是否由自己完成

阻塞与非阻塞：主要强调操作是否在不满足条件的情况下会立即返回