🍛 餐厅吃饭版理解 IO 模型：阻塞 / 非阻塞 / IO 复用 / 信号驱动 / 异步

IO 概念

一个基本的 IO，它会涉及到两个系统对象，一个是调用这个 IO 的进程对象，另一个就是系统内核 (kernel)。当一个 read 操作发生时，它会经历两个阶段：

• 通过 read 系统调用想内核发起读请求。
• 内核向硬件发送读指令，并等待读就绪。
• 内核把将要读取的数据复制到描述符所指向的内核缓存区中。
• 将数据从内核缓存区拷贝到用户进程空间中。

IO 模型对比

从等待数据和数据复制这两个时间段，指出了不同 I/O 模型的区别

类比餐厅吃饭

看了几篇文章，为了加深理解，我做了文字排版上的优化，方便从相似的地方发现他们本质上的不同。

• 我们去餐厅吃饭，会经过以下几个步骤：
  • 首先你（用户态进程）在饭店（内核态的进程）根据菜单点菜
  • 然后等待厨房准备好 ⇒ 等待数据
  • 接着服务员（内核态的进程）上菜。⇒ 将数据从内核复制到用户空间
• 只点一个菜
  • 然后在餐桌上开始等待
    • 你在这个过程中什么事都不干
      • 直到服务员上菜 ⇒ 阻塞式 I/O 模型
      • 等了一会儿然后就去问服务员，不断重复问，直到服务员上菜 ⇒ 非阻塞式 I/O 模型
    • 你给服务员留下手机，告诉他菜准备好的话
      • 先不要上菜，打个电话给你，然后你就出去玩耍了
        • 等到菜准备好了，服务员手机通知你，你立马回到了餐厅
          • 你对服务员说 “你现在可以上菜了”，于是你在餐桌上等待服务员把菜送上来，然后吃饭。 ⇒ 信号驱动式 I/O 模型
      • 先上菜，菜上桌了打电话给你，然后你就出去玩耍了
        • 等到菜上桌了，服务员手机通知你，你立马回到了餐桌
          • 开始吃饭。 ⇒ 异步 I/O 模型
• 你点了很多菜
  • 然后在餐桌上开始等待
    • 你在这个过程中什么事都不干
      • 某个时刻其中一个菜或者多个菜厨房里同时好了，
        • 服务员跑过来说，“亲，您的有些菜好了，要现在上桌么？”
        • 你回答，现在就上，于是服务员上一个菜（服务员一次只能上一个菜），你就吃完一个，上一个你就吃完一个 ⇒ I/O 复用模型

---

参考资料：

1.IO 模型浅析 - 阻塞、非阻塞、IO 复用、信号驱动、异步 IO、同步 IO

2.Linux IO 模型：阻塞 / 非阻塞 / IO 复用 同步 / 异步 Select/Epoll/AIO