BIO NIO AIO

Posted 2021-11-23 jialanshun

一  高性能IO模型

         1. 同步IO、异步IO、阻塞IO、非阻塞IO

             通过IO模型介绍异步、同步、阻塞、非阻塞的IO看，本节参考文章：

             https://www.cnblogs.com/euphie/p/6376508.html

                    这里统一使用Linux下的系统调用recv作为例子，它用于从套接字上接收一个消息，因为是一个系统调用，所以

            调用时会从用户进程空间切换到内核空间运行一段时间再切换回来。默认情况下recv会等到网络数据到达并且复制到

            用户进程空间或者发生错误时返回，而第4个参数flags可以让它马上返回。

           （1）阻塞IO模型

                           使用recv的默认参数一直等数据直到拷贝到用户空间，这段时间内进程始终阻塞。A同学用杯子装水，打开

                    水龙头装满水然后离开。这一过程就可以看成是使用了阻塞IO模型，因为如果水龙头没有水，他也要等到有水

                    并装满杯子才能离开去做别的事情。很显然，这种IO模型是同步的。

                  

           （2）非阻塞IO模型

                           改变flags，让recv不管有没有获取到数据都返回，如果没有数据那么一段时间后再调用recv看看，如此循

                    环。B同学也用杯子装水，打开水龙头后发现没有水，它离开了，过一会他又拿着杯子来看看……在中间离开的

                    这些时间里，B同学离开了装水现场(回到用户进程空间)，可以做他自己的事情。这就是非阻塞IO模型。但是它

                    只有是检查无数据的时候是非阻塞的，在数据到达的时候依然要等待复制数据到用户空间(等着水将水杯装满)，

                    因此它还是同步IO。

                

           （3）IO复用模型

                           这里在调用recv前先调用select或者poll，这2个系统调用都可以在内核准备好数据(网络数据到达内核)时告

                    知用户进程，这个时候再调用recv一定是有数据的。因此这一过程中它是阻塞于select或poll，而没有阻塞于

                    recv，有人将非阻塞IO定义成在读写操作时没有阻塞于系统调用的IO操作(不包括数据从内核复制到用户空间时

                    的阻塞，因为这相对于网络IO来说确实很短暂)，如果按这样理解，这种IO模型也能称之为非阻塞IO模型，但是

                    按POSIX来看，它也是同步IO，那么也和楼上一样称之为同步非阻塞IO吧。这种IO模型比较特别，分个段。因

                    为它能同时监听多个文件描述符(fd)。这个时候C同学来装水，发现有一排水龙头，舍管阿姨告诉他这些水龙头

                    都还没有水，等有水了告诉他。于是等啊等(select调用中)，过了一会阿姨告诉他有水了，但不知道是哪个水龙

                    头有水，自己看吧。于是C同学一个个打开，往杯子里装水(recv)。这里再顺便说说鼎鼎大名的epoll(高性能的代

                    名词啊)，epoll也属于IO复用模型，主要区别在于舍管阿姨会告诉C同学哪几个水龙头有水了，不需要一个个打

                    开看(当然还有其它区别)。

               

           （4）信号驱动IO模型

                           通过调用sigaction注册信号函数，等内核数据准备好的时候系统中断当前程序，执行信号函数(在这里面调

                    用recv)。D同学让舍管阿姨等有水的时候通知他(注册信号函数)，没多久D同学得知有水了，跑去装水。是不是

                    很像异步IO？很遗憾，它还是同步IO(省不了装水的时间啊)。

                   

           （5）异步IO模型

                           调用aio_read，让内核等数据准备好，并且复制到用户进程空间后执行事先指定好的函数。E同学让舍管阿

                    姨将杯子装满水后通知他。整个过程E同学都可以做别的事情(没有recv)，这才是真正的异步IO。