计算机网络 | 五种I/O模型

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五种I/O模型

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专栏：《网络编程》

阻塞I/O

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

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

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
④

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

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

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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