Linux--高级IO

高级IO

1. 五种IO模型

1. 阻塞IO：在内核将数据准备好之前，系统调用会一直等待。 所有的套接字，默认都是阻塞方式。阻塞IO是最常见的IO模型。

   

2. 非阻塞IO：如果内核还未将数据准备好，系统调用仍然会直接返回，并且返回EWOULDBLOCK错误码。

   非阻塞IO往往需要程序员循环的方式反复尝试读写文件描述符，这个过程称为轮询。这对CPU来说是较大的浪费，一般只有特定场景下才使用。

   

3. 信号驱动IO：内核将数据准备好的时候，使用SIGIO信号通知应用程序进行IO操作。

   

4. IO多路转接：虽然从流程图上看起来和阻塞IO类似。实际上最核心在于IO多路转接能够同时等待多个文件描述符的就绪状态。

   

5. 异步IO：由内核在数据拷贝完成时，通知应用程序（而信号驱动是告诉应用程序何时可以开始拷贝数据）。

   

小结：

任何IO过程中，都包含两个步骤。第一是等待，第二是拷贝。而且在实际的应用场景中，等待消耗的时间往往都远远高于拷贝的时间。让IO更高效，最核心的办法就是让等待的时间尽量少。

2. 高级IO重要概念

2.1 同步通信 vs 异步通信

同步和异步关注的是消息通信机制：

• 所谓同步，就是在发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。但是一旦调用返回，就得到返回值了；换句话说，就是由调用者主动等待这个调用的结果；
• 异步则是相反，调用在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果；换句话说，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果；而是在调用发出后，被调用者通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用。

另外, 多线程的时候也提到同步和互斥，这里的同步通信和进程之间的同步是完全不同的概念：

进程/线程同步也是进程/线程之间直接的制约关系是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系. 尤其是在访问临界资源的时候

2.2 阻塞 vs 非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。

• 阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
• 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

2.3 其他高级IO

非阻塞IO，纪录锁，系统V流机制，I/O多路转接（也叫I/O多路复用），readv和writev函数以及存储映射IO（mmap），这些统称为高级IO。