I/O模型

I/O模型

对于一个网络I/O通信过程，比如网络数据读取，会涉及两个对象，一个是调用这个I/O操作的用户线程，另外一个就是操作系统内核。一个进程的地址空间分为用户空间和内核空间，用户线程不能直接访问内核空间。
当用户线程发起I/O操作后，网络数据读取操作会经历两个步骤：

1. 用户线程等待内核将数据从网卡拷贝到内核空间。
2. 内核将数据从内核空间拷贝到用户空间。

各种I/O模型的区别就是，它们实现这两个步骤的方式是不一样的。

同步阻塞I/O

用户线程发起read调用后就阻塞了，让出CPU。内核等待网卡数据到来，把数据从网卡拷贝到内核空间，接着把数据拷贝到用户空间，再把用户线程叫醒。

同步阻塞.jpg

同步非阻塞I/O

用户线程不断的发起read调用，数据没到内核空间时，每次都返回失败，直到数据到了内核空间，这一次read调用后，在等待数据从内核空间拷贝到用户空间这段时间里，线程还是阻塞的，等数据到了用户空间再把线程叫醒。

同步非阻塞.png

I/O多路模型

用户线程的读取操作分成两步了，线程先发起select调用，目的是问内核数据准备好了吗。等内核把数据准备好了，用户线程再发起read调用。在等待数据从内核空间拷贝到用户空间这段时间里，线程还是阻塞的。那为什么叫I/O多路复用呢？因为一次select调用可以向内核查多个数据通道(Channel)的状态，所以叫多路复用。

IO多路复用.png

信号驱动

信号驱动.png

异步I/O

用户线程发起read调用的同事注册一个回调函数，read立即返回，等内核将数据准备好后，再调用指定的回调函数完成处理。在这个过程中，用户线程一直没有阻塞。

异步.png

各种I/O模型对比、

IO对比.png