一 IO模型 分为:1 阻塞IO (accept recv) 2 非阻塞IO 3 IO多路复用(监听多个链接) 4 异步IO 5 驱动信号模型(不经常使用) 1 阻塞IO (blocking IO)特点:全程阻塞(进程不能干其他的事儿) 当用户进程调用了recvfrom这个系统调用,kernel就开始了IO的第一个阶段:准备数据。对于network io来说,很多时候数据在一开始还没有到达,这个时候kernel就要等待足够的数据到来,而在用户进程这边,整个进程会被阻塞。 当kernel直等到数据准备好了,他就会将数据从kernel中拷贝到用户内存,然后kernel返回结果,用户进程才解除block的状态,重新运行起来。 2 非阻塞IO(non-blocking IO)特点:发送多次系统调用 优点:wait for data时无阻塞 缺点:多次系统调用,消耗,不能第一时间拿取数据 两个阶段:wait for data非阻塞 cope data是阻塞的 注意:在网络IO时候,非阻塞IO也会进行recvfrom系统调用,检查数据是否准备好,与阻塞IO不一样,”非阻塞将大的整片时间的阻塞分成N多的小的阻塞,所以进程不断地有机会’被CPU光顾’”。即每次recvfrom系统调用之间,cpu的权限还在进程手中,这段时间可以做其他事情。 也就是说非 阻塞的recvfrom系统调用,进程并没有被阻塞,内核马上返回给进程,如果数据还没有准备好,此时会返回一个error。进程在返回之后,可以干点别的事情,然后在发起recvfrom系统调用,重复上面的过程。不断重复进行recvfrom系统调用,这个过程被称为轮询,轮询检查内核数据,直到数据被准备好,再拷贝数据到进程,进行数据处理,需要注意,拷贝数据整个过程,进程仍然是属于阻塞的状态。
3 IO多路复用(IO multiplexing)特点:1全程阻塞(wait for data, copy data) 2 能监听多个文件描述符 实现并发 select, epoll,poll select发起系统调用(监听多个连接 实行并发) 对于文件描述符(套接字对象): 1 是一个非零整数,不会变 2 收发数据的时候,对于接收端而言,数据先到内核空间,然后通过copy到用户空间,同时,内核空间数据清空。 IO multiplexing这个词可能有点陌生,但是如果说select,epoll,大概就都能明白了,有些地方也称这用IO方式为event driven IO。我们知道,select/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO,它的基本原理就是selet/epoll这个function会不断的轮询所有的socket,当某个socket有数据到达了,就通知用户进程。 当用户进程调用了select,那么整个进程会被block,而同时,kernel会”监视”所有select负责的socket,当任何一个socket中的数据准备好了,select就回返回。这个时候用户进程再调用read操作,将数据从kernel拷贝到用户进程。 需要使用两个system call(select和recvfrom),而blocking IO只调用了一个system call(recvfrom)。 注意1:select函数返回结果中如果有文件可读了,那么进程就可以通过调用accept()或recv() 来让kernel将位于内核中准备到数据copy到用户区。 注意2:select的优势在于可以处理多个连接,不适用于单个连接
4 异步IO(Asynchronous I/O)特点:全程无阻塞 用户进程发起read操作之后,立刻就可以开始去做其他的事儿,从另一方面,从kernel的角度,当它收到一个asynchronous read 之后,首先它会立刻返回,所以不会对用户进程产生任何block,然后,kernel会 数据准备完成 ,然后将数据拷贝到用户内存,当着一切都完成之后,kernel就给用户进程发送一个signal,告诉它read操作完成了。
同步阻塞:包括(阻塞IO,非阻塞IO,IO多路复用) 异步阻塞:无阻塞 包括(异步IO) 各个IO Model的比较如果所示:
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