Linux下的五种I/O模型

堵塞I/O（blocking I/O）

非堵塞I/O （nonblocking I/O）

I/O复用(select 和poll) （I/O multiplexing）

信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）

异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）

前四种都是同步。仅仅有最后一种才是异步IO。

I/O过程分为两个过程,数据准备和数据拷贝

堵塞I/O模型：

该模型在两个过程中一直处于堵塞状态,直到数据拷贝完毕,系统调用返回.

堵塞I/O模型图：

当调用recv()函数时，系统首先查是否有准备好的数据。

假设数据没有准备好，那么系统就处于等待状态。

当数据准备好后。将数据从系统缓冲区拷贝到用户空间。然后该函数返回。

在套接应用程序中。当调用recv()函数时。未必用户空间就已经存在数据，那么此时recv()函数就会处于等待状态。

非堵塞IO模型

非堵塞I/O在第一个过程中会进行多次调用系统调用(假设数据没有准备好的话)并马上返回.在数据拷贝过程中,仍然处于堵塞状态.       

我们把一个SOCKET接口设置为非堵塞就是告诉内核，当所请求的I/O操作无法完毕时，不要将进程睡眠。而是返回一个错误。

这样我们的I/O操作函数将不断的測试数据是否已经准备好。假设没有准备好。继续測试，直到数据准备好为止。在这个不断測试的过程中。会耗费大量的占用CPU的时间。

有点类似于轮询

非堵塞I/O模型图：

IO复用模型：

I/O复用模型经常使用的函数有select、poll和epoll，详细的差别请查阅相关文档。

这几个函数也会使进程堵塞（请注意和I/O堵塞进行区分）该函数能够监听多个socket，看是否有socket就绪。假设就绪就返回就绪的socket数（或者超时返回）。然后对就绪的socket依照相应的就绪事件进行相关的操作(读数据或者写数据)

I/O复用模型图：

信号驱动IO

首先我们同意套接口进行信号驱动I/O,并安装一个信号处理函数，进程继续执行并不堵塞。

当数据准备好时。进程会收到一个SIGIO信号，我们能够在信号处理函数中调用I/O操作函数处理数据。

异步IO模型

在两个过程中都不会发生堵塞，直到数据拷贝完毕后收到通知。

当一个异步过程调用发出后，调用者不能立马得到结果。实际处理这个调用的模块在完毕I/O操作后。通过状态或者回调来通知调用者

同步IO和异步IO的差别：数据拷贝的过程中,进程是否堵塞！

堵塞IO和非堵塞IO的差别：数据准备的过程中,进程是否堵塞！

5种I/O模型的比較：