Linux下常见的IO模型

前言

• 阻塞IO（blocking IO）
• 非阻塞IO（nonblocking IO）
• IO复用（IO multiplexing）
• 异步IO（asynchronous IO (the POSIX aio_functions)）

前三种都是同步，只有最后一种才是异步IO。

1、阻塞IO

简介：进程会一直阻塞，直到数据拷贝完成。
应用程序调用一个IO函数，致使应用程序阻塞，等待数据准备好。若是数据没有准备好，一直等待。数据准备好了，从内核拷贝到用户空间。
执行完毕后，IO函数会向应用程序返回成功响应，应用程序获得响应后，就再也不阻塞，并进行后面的工做。
网络中IO阻塞以下图所示：

示例：
餐厅吃饭，点完餐后，只能坐在餐厅里面等作好饭，吃完才能去逛商场，中间等待作饭的时间浪费掉了。这就是阻塞。

2、非阻塞IO

简介：非阻塞IO经过进程反复调用IO函数（屡次系统调用，并立刻返回）；在数据拷贝的过程当中，进程是阻塞的。
应用程序调用一个IO函数，这个IO操做会从内核中当即返回（当IO操做没法完成时，返回一个错误）。可是这个IO函数具体要执行的事情（写数据）可能并无完成。
而对于应用程序，虽然这个IO操做很快就返回了，可是它并不知道这个IO操做是否真的成功了。为了知道IO操做是否成功，通常有两种策略：
一是须要应用程序主动地循环地去问，直到数据准备好为止，在这个不断问的过程当中，会大量的占用CPU的时间；
二是采用IO通知机制，好比：IO多路复用或信号驱动IO。
网络IO非阻塞以下图所示：

示例：
又想去逛商场，又担忧饭好了。因此逛一会，回来询问服务员饭好了没有，来来回回好屡次。这就是非阻塞。

3、IO多路复用

简介：比阻塞IO并无什么优越性，关键是能实现同时对多个IO端口进行监听。
IO复用模型会用到select、poll、epoll函数，这几个函数也会使进程阻塞，可是和阻塞IO所不一样的，这两个函数能够同时阻塞多个IO操做。并且能够同时对多个读操做，多个写操做的IO函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用IO操做函数。
网络IO多路复用以下图所示：

示例：
商场安装了电子屏幕用来显示点餐的状态，这样饭是否好了，都直接看电子屏幕就能够了。这就是IO多路复用。

4、异步IO

简介：告知内核启动某个操做，并让内核在整个操做完成后通知咱们；数据拷贝的时候进程无需阻塞。
当一个异步过程调用发出后，调用者不能马上获得结果，实际处理这个调用的函数在完成后，经过状态、通知和回调来通知调用者的输入输出操做。
linux提供了AIO库函数实现异步，可是用的不多。目前有不少开源的异步IO库，例如libevent、libev、libuv。
网络异步IO以下图所示：

示例：
叫外卖，只须要打个电话说一下，而后能够作本身的事情，饭好了就送来了。这就是异步。

小结：
同步IO引发进程阻塞，直至IO操做完成。
异步IO不会引发进程阻塞。
IO复用是先经过select调用阻塞。
阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO都属于同步IO，异步一定是非阻塞的，因此不存在异步阻塞和异步非阻塞的说法。由于其中真正的IO操做(函数)都将会阻塞进程，只有异步IO模型真正实现了IO操做的异步性。
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参考资料：
http://www.cnblogs.com/Anker/p/3254269.html
http://www.cnblogs.com/Anker/p/5965654.html