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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-blockingNIO 

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 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. */
#endifchar __glibc_reserved[32];
};

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