Linux IO模型

Posted 2020-09-26 谁能不挨刀

概述

I/O类型：

同步和异步：synchronous, asyncrhonous

关注的是消息通知机制
同步：调用发出不会立即返回，但一旦返回就可以返回最终结果；
异步：调用发出之后，被调用方立即返回消息，但返回的非最终结果；被调用者通过状态、通知机制来通知调者，或通过回调函数来处理结果；

阻塞和非阻塞：block, nonblock

关注的是调用等调用结果（消息、返回值）时的状态

阻塞：调用结果返回之前，调用者（调用线程）会被挂起；调用者只有在得到结果之后才会返回；
非阻塞：调用结果返回之前，调用不会阻塞当前线程；

讲故事

事件：烧开水。
出场人物：你，水壶两把（普通水壶，简称水壶；电水壶：加电指示灯亮，水开，灯灭并发出嘀嘀声）。
1.你把水壶放到火上，立等水开。（同步阻塞）
2.你把水壶放到火上，去客厅看电视，时不时去厨房看看水开没有。（同步非阻塞）
3.你用电水壶烧水，插电指示灯亮，水开灯灭并发出提示声，中途就是不走，立等水开。（异步阻塞）
4.你觉得你傻，然后电水壶指示灯亮，就去去客厅看电视，水壶响之前不再去看它了，响了再去拿壶。（异步非阻塞）

对号入座：
所谓同步异步，只是对于水壶而言。
普通水壶，同步；电水壶，异步。
虽然都能干活，但电水壶可以在自己完工之后，提示你水开了。这是普通水壶所不能及的。同步只能让调用者去轮询自己（情况2中），造成你效率的低下。
所谓阻塞非阻塞，仅仅对于你而言。
立等的你，阻塞；看电视的你，非阻塞。情况1和情况3中你就是阻塞的，媳妇喊你都不知道。
虽然3中电水壶是异步的，可对于立等的你没有太大的意义。所以一般异步是配合非阻塞使用的，这样才能发挥异步的效用。

Unix下的5中IO模型

1. blocking IO
2. nonblocking IO
3. IO multiplexing（IO复用）
4. signal driven IO（事件驱动IO）
5. asyncrhonous IO（异步IO）

一个read操作：

1.  等数据准备好；
2.  从内核向进程复制数据；

ps：进程发出系统调用recvfrom，内核将data-->内核空间-->用户空间，这个过程完成后才返回recvfrom这个指令，整个过程进程处于等待状态。

ps：非阻塞IO：内核与进程间持续交互，数据为准备好时就返回一个错误。

 

ps：IO多路复用是阻塞在select上，而未阻塞在真正的IO系统调用之上 ，如recvfrom。

 

ps：事件驱动IO

　　水平触发：多次返回

　　边缘触发：一次返回

 

ps：真正的异步IO，进程一次通知，继续执行，不用等待，内核完成data-->内核空间-->进程空间这个过程，然后通知进程。其他4中模型仍然是阻塞IO，都有至少一个过程是阻塞的。