Unix/Linux上的五种IO模型

a.阻塞 blocking

调用者调用了某个函数，等待这个函数返回，期间什么也不做，不停的去检查这个函数有没有返回，必须等这个函数返回才能进行下一步动作。

注意：阻塞并不是函数的行为，而是跟文件描述符有关。通过设置文件描述符来控制是阻塞还是非阻塞。 

 

b.非阻塞 non-blocking（NIO）  

非阻塞等待，每隔一段时间就去检测IO事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事。非阻塞I/O执行系统调用总是立即返回，不管事件是否已经发生。若事件没有发生，则返回 -1，此时可以根据 errno 区分这两种情况，对于accept，recv 和 send，事件未发生时，errno 通常被设置成 EAGAIN。

 

c.IO复用（IO multiplexing）  

Linux 用 select/poll/epoll 函数实现 IO 复用模型，这些函数也会使进程阻塞，但是和阻塞 IO 所不同的是这些函数可以同时阻塞多个IO 操作。而且可以同时对多个读操作、写操作的 IO 函数进行检测。直到有数据可读或可写时，才真正调用IO 操作函数。

 

d.信号驱动（signal-driven） 

Linux 用套接口进行信号驱动 IO，安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞，当IO事件就绪，进程收到SIGIO 信号，然后处理 IO 事件。

 上图中的信号处理程序是提前写好的。

内核在第一个阶段是异步，在第二个阶段是同步；与非阻塞IO的区别在于它提供了消息通知机制，不需要用户进程不断的轮询检查，减少了系统API的调用次数，提高了效率。

 e.异步（asynchronous）

Linux中，可以调用 aio_read 函数告诉内核描述字缓冲区指针和缓冲区的大小、文件偏移及通知的方式，然后立即返回(用户区就可去做其他事情了)，当内核将数据拷贝到缓冲区(提前指定好的)后，再通知应用程序。

/* Asynchronous I/O control block. */
struct aiocb
{
    int aio_fildes; /* File desriptor. */
    int aio_lio_opcode; /* Operation to be performed. */
    int aio_reqprio; /* Request priority offset. */
    volatile void *aio_buf; /* Location of buffer. */
    size_t aio_nbytes; /* Length of transfer. */
    struct sigevent aio_sigevent; /* Signal number and value. */


    /* Internal members. */
    struct aiocb *__next_prio;
    int __abs_prio;
    int __policy;
    int __error_code;
    __ssize_t __return_value;


#ifndef __USE_FILE_OFFSET64
    __off_t aio_offset; /* File offset. */
    char __pad[sizeof (__off64_t) - sizeof (__off_t)];
#else
    __off64_t aio_offset; /* File offset. */
#endif
    char __glibc_reserved[32];
};