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计算机网络 | 五种I/O模型

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五种I/O模型


专栏:《网络编程》


阻塞I/O

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①当上层应用app1调用

recv

系统调用时,如果对等方没有发送数据(缓冲区没有数据),上层应用app1将阻塞(默认行为,被linux内核阻塞);
②当对等方发送了数据,linux内核

recv

端缓冲区,有数据后,内核会把数据

copy

给用户空间。然后上层应用app1解除阻塞,执行下一步操作。

非阻塞I/O

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①上层应用程序app2将套接字设置成非阻塞模式。
②上层应用程序app2轮询调用

recv

函数,接受数据。若缓冲区没有数据,上层程序app2不会阻塞,

recv

返回值为-1,错误码是

EWOULDBLOCK


③上层应用程序不断轮询有没有数据到来。会造成上层应用忙等待。大量消耗CPU。很少直接用。应用范围小,一般和selectIO复用配合使用。

I/O复用

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①上层应用程序app3调用

select

机制(该机制有linux内核支持,避免了app3忙等待。),进行轮询文件描述符的状态变化。
②当

select

管理的文件描述符没有数据(或者状态没有变化时),上层应用程序app3也会阻塞。
③好处

select

机制可以管理多个文件描述符

select

可以看成一个管理者,用

select

来管理多个IO。
一旦检测到的一个I/O或者多个IO,有我们感兴事件,发生,

select

函数将返回,返回值为检测到的事件个数。进而可以利用

select

相关api函数,操作具体事件。
⑤select函数可以设置等待时间,避免了上层应用程序app3,长期僵死。
⑥和阻塞IO模型相比,selectI/O复用模型相当于提前阻塞了。等到有数据到来时,再调用

recv

就不会发生阻塞。整个系统性(app和linux内核协议栈配合更好了)能优化、提供了。

信号驱动I/O

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① 上层应用程序app4建立

SIGIO

信号处理程序。当缓冲区有数据到来,内核会发送信号告诉上层应用程序app4。
②上层应用程序app4接收到信号后,调用

recv

函数,因缓冲区有数据,

recv

函数一般不会阻塞。
③这种用于模型用的比较少,属于典型的“拉模式”。即:上层应用app4,需要调用

recv

函数把数据拉进来。

异步I/O

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①上层应用程序app5调用

aio_read

函数,同时提交一个应用层的缓冲区buf;调用完毕后,不会阻塞。上层应用程序app5可以继续其他任务。
②当tcpip协议缓冲区有数据时,linux主动的把内核数据

copy

到用户空间。然后再给上层应用app5发送信号;告诉app5数据有了,赶快处理吧。
③典型的“推模式”。
④ 效率最高的一种形式,上层应用程序app5有异步处理的能力(在linux内核的支持下,言外之意:处理其他任务的同时,也可支持IO通讯)。

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本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_43471489/article/details/130677598
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