linux基础之IO模型

一、IO模型

一次read操作：

（1）等待数据准备好：从磁盘到内核内存

（2）从内核内存复制到进程内存

示意图如下：

I/O类型：

　同步和异步：synchronous,asynchronous

　　　关注的是消息通知机制

　　同步： 调用发出之后不会立即返回，但一旦返回，则返回的是最终结果

　　异步： 调用发出之后，被调用方立即返回消息，但返回的并非最终结果；被调用者通过状态、通知机制等来通知调用者，或通过回调函数来处理结果

阻塞和非阻塞： block, nonblock

   关注的是调用者等待被调用者返回结果时的状态

　　阻塞： 调用结果返回之前，调用者会被挂起；调用者只有在得到返回结果之后才能继续

　　非阻塞： 调用者在结果返回之前，不会被挂起，即调用不会阻塞调用者

I/O模型：　　

blocking IO： 阻塞式IO

nonblocking IO： 非阻塞式IO

IO multiplexing： 复用型IO
　 　select(),poll()

signal driven IO： 事件驱动式IO
　　通知：
　　　　水平触发： 多次通知
　　　　边缘触发： 只通知一次

asynchronous IO： 异步IO

上图为阻塞型IO：调用者发起请求后，整个过程会被挂起，处于不可中断状态，直到IO完成。

上图为非阻塞型IO：调用者发起请求后，内核会立即响应。内核准备数据的第一阶段，调用者虽然不会被阻塞，但是处于"盲等待"，调用者会每隔一段时间向内核发起调用，询问是否准备好数据，拷贝数据的第二阶段，调用者依然是被阻塞的。

上图为复用型IO：简单理解为有一个代理来为调用者服务，这个代理可能是select或者poll，代理接收一个请求之后，可以继续接收下一个请求，调用者被阻塞在select上，到数据复制第二阶段，调用者被阻塞在IO阶段。select默认上限为1024个

上图为事件驱动型IO：调用者发起请求之后，被调用者立即响应请求，然后调用者可以去做别的事情，等到第一阶段完成后，被调用者向调用者发通知，告诉调用者数据已准备好，调用者再去处理第二阶段。事件驱动型IO的好处就是可以一次处理多个请求。

事件型IO第二阶段是被阻塞的，第一阶段被调用者准备好数据后，给调用者发通知的机制有两种：水平触发和边缘触发

　　水平触发：多次通知，发送通知后没响应，就会一直发送通知直到通知被调用者响应

边缘触发：通知一次，发送一次通知调用者没响应，那就不会再发通知，调用者没接收到通知没关系，可以根据回调函数来获取资源

上图为异步型IO：调用者发起请求之后，被调用者响应，然后调用者可以去做别的事情，直到被调用者处理完第一阶段和第二阶段后，最后给调用者发个信号。整个过程调用者不会被阻塞，大大提高了性能。