5种I/O模型

Posted 2020-07-12

1.Unix环境下有5种I/O模型：

    阻塞I/O，非阻塞I/O，信号驱动I/O（select和（e）poll），I/O复用（select和（e）poll），异步I/O（Posix.1的aio_系列函数）。

2.一个I/O分为两个过程：

  a. 等

  b. 数据搬迁

3.详细一一介绍<形象的以钓鱼比喻>

（1） 阻塞I/O

  首先，应用程序调用一个IO函数，导致应用程序阻塞，直到数据准备好。如果数据准备好了，就从内核拷贝到用户空间。如果没有准备好就一直等。

  就像是一个人在钓鱼，当没鱼上钩时，就坐在岸边一直等。

（2） 非阻塞I/O

  与（1）不同的是，当数据没有准备好时，不要将进程睡眠，而是返回一个错误。如此反复测试，直到数据准备好。测试过程中会占用CPU大量的时间。

  就像一个人在钓鱼时，不是坐在岸边什么也不做，一直傻等，而是，一边低头玩手机，一边抬头看看鱼儿有没有上钩。

（3） 信号驱动I/O（select和（e）poll）

 我们允许套接口进行信号驱动I/O，并安装一个信号处理函数，进程运行但不阻塞，当数据准备好时，进程收到一个SIGIO信号，可以在信号处理函数中调用I/O。

  就像是一个聪明的人，不想自己一直盯着鱼竿，他在鱼竿上系了个铃铛，当铃铛响，就相当于告诉他一个信号——已经有鱼儿上钩了。

（4） I/O复用（select和（e）poll）

  此模型会调用select或poll函数，它们会使进程阻塞，但于阻塞I/O不同的是，这两个函数可以同时阻塞多个I/O操作，且可以同时对多个读操作，写操作I/O函数进行检测，直到有数据可读可写，才调用I/O操作函数

  就像是一个人拿了好多钓鱼竿钓鱼，在岸边一直巡逻，当有上钩时就拿起鱼竿。

（5） 异步I/O（Posix.1的aio_系列函数）

  调用aio_read函数，告诉内核描述字，缓存区指针，缓冲区大小，文件偏移以及通知的方式，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。

  就像一个人雇了另一个人给他钓鱼，另一个人只需告诉他是否钓到鱼，他自己不需了解其中的过程。

  4. 几种I/O模型的比较

（1）前四种模型：都是同步的。第一、二阶段基本相同，都是将数据从内核拷贝到调用者的缓冲区。不同的是等的方式不同。

（2）异步I/O的两个阶段都不同于前四个模型。

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