IO模型 | 常见的五种IO模型介绍

目录

常见IO模型

1. 阻塞IO模型

2. 非阻塞I/O模型

3. I/O复用

4. 信号驱动IO模型

5. 异步IO

一个形象的示例说明

---

常见IO模型

对于一次 IO 访问，它会经历两个阶段：等待数据准备就绪 (Waiting for the data to be ready)；将数据从内核拷贝到进程中 (Copying the data from the kernel to the process)。

举例来说：

读函数：分为等待系统可读和真正的读。

写函数：分为等待网卡可以写和真正的写。

说明：等待就绪的阻塞是不使用 CPU 的，是在“空等”。而真正的读写操作的阻塞是使用 CPU 的，真正在“干活”，而且这个过程非常快，属于 memory copy，宽带通常在 1GB/s 级别以上，可以理解为基本不耗时。

1. 阻塞IO模型

2. 非阻塞I/O模型

非阻塞IO通过进程反复调用IO函数，采用轮询，占用CPU。

3. I/O复用

主要是select和epoll，对一个IO端口，两次调用，两次返回，能实现对多个IO端口进行监听。多个连接共用一个等待机制。

4. 信号驱动IO模型

首先开启接口信号驱动IO功能，通过系统调用sigation执行一个信号处理函数（此信号调用直接返回，进程继续工作）。当数据准备就绪时，生成一个signal信号，通知应用程序来取数据。

5. 异步IO

告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作完成的的那个之后（将数据从内核复制到用户自己的缓冲区），进行通知。和信号驱动模型的主要区别：信号驱动IO由内核通知我们合适可以开始一个IO操作，在client进行IO操作的时候需要等待，所以是同步的。异步IO模型由内核通知我们IO何时已经完成,client不需要进行IO的处理了，所以是异步的。

一个形象的示例说明

活动：演唱会

角色1：举办商 售票业务员

角色2：黄牛

角色3：小明

角色4：送票快递员

同步阻塞 :

小明从家里面先到演唱会现场问售票业务员买票，但是票还没出来，IO三天以后才出来，小明直接打了个地铺睡在举办商售票大厅，一直等票出来，然后买票。

同步非阻塞 ： socket可以设置non-blocking

小明从家里面先到演唱会现场问售票业务员买票，但是票还没出来，然后小明走了，办理其他事情去了，然后过了2个小时，又去举办商售票大厅买票来了，如果票还没有出来，小明又先去办其他事情了，重复上面的操作，直到有票可以买。

i/o复用 java selector() => linux epoll_wait() 同步非阻塞I/O

小明想买票看演唱会，都直接给黄牛(selector/epoll)打电话了，说帮我留意买个票，票买了通知我，我自己去取（当我接到黄牛的电话时，我需要花费整个路成的时间去读这个数据，买拿这个票），那么票没出来之前，小明完全可以做自己的事情。

信号i/o

小明想买票看演唱会，给举办商售票业务员说，给你留个电话，有票了请你给我打个电话通知一下，（是看人家操作系统提不提供这种功能，Linux提供，windows没有这种机制），我自己再来买票（小明完全可以做自己的事情，但是票还是需要小明自己去拿的）。

异步非阻塞i/o Linux aio_read aio_write

小明想买票看演唱会,给举办商售票业务员说(异步非阻塞i/o)打电话了，给你留个地址，有票了请通知快递员，把这张票送到这个地址来，当小明听到敲门声，看见快递员，就知道票好了，而且知道票好了的时候，票已经到他手上了，票不用小明自己去取（应用不用自己再去read数据了）

---

以上都是学习过程中的总结，如果有错误或者有疑问，欢迎一起交流吖~~