网络编程 IO模型 ：阻塞IO、非阻塞IO、信号驱动IO、异步IO、多路复用IO

目录

• IO模型
• 阻塞与非阻塞
• 同步与异步
• 阻塞IO
• 非阻塞IO
• 信号驱动IO
• 多路复用IO
• 异步IO

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IO模型

根据各自的特性不一样，IO模型被分为阻塞IO、非阻塞IO、信号驱动IO、异步IO、多路复用IO五类。
最主要的两个区别就是阻塞与非阻塞，同步与异步。

阻塞与非阻塞

阻塞与非阻塞最主要的区别就是程序在等待调用结果时的状态。

阻塞：为了完成一个功能发起调用，若是不具有完成功能的条件，则调用会一直等待
非阻塞：为了完成一个功能发起调用，若是不具有完成功能的条件，则当即报错返回

同步与异步

同步与异步最主要的区别就是功能完成的流程是不是顺序化的，且完成的是自身仍是系统。

同步：功能完成的流程是顺序化的，而且功能由自身完成。
异步：功能完成的流程是不肯定的，而且功能由系统完成。

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阻塞IO

发起IO调用，若是不具有IO条件，则一直等待直到条件就绪。

优势：流程以及代码实现都很是简单，任务顺序操做。

缺点：任务处理效率较低，没法充分利用资源。

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非阻塞IO

发起一个IO调用，若是不具有IO条件，则当即报错返回，继续执行其余命令。经过一个循环来不断发起IO请求，直到条件就绪。

优势：与阻塞IO相比较来讲，利用了等待的时间去作了其余的事情，对资源的利用更加充分。

缺点：与阻塞IO对比，IO调用须要循环发起，流程更加复杂。而且若是IO条件就绪了，也要等待上一轮循环结束后进入当前循环，才能进行处理，这就致使了IO不够实时。

非阻塞IO能够经过fcntl函数设置描述符状态来实现
例如：

void SetNoBlock(int fd) 
{
	int flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
	
	flag |= O_NONBLOCK;
	fcntl(fd, F_SETFL, flag);
}

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信号驱动IO

自定义一个IO就绪的信号，当IO就绪时就发出这个信号。在没有收到信号时，能够继续处理其余事情，一旦收到信号，就会中断当前操做，来优先处理IO事件。

优势：相较于非阻塞IO，由于信号到来后就直接强行中断进行处理，更加实时。而且在没收到信号的时候能够执行其余工做，资源利用更加充分。

缺点：由于须要自定义信号，又要有主控流程也要有信号处理流程，而且还须要考虑信号是否可靠致使的事件丢失状况，流程会更加的复杂。

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多路复用IO

用于对大量的IO事件进行监控，可以让用户只针对就绪了指定事件（可读、可写、异常） 的IO进行IO操做。只针对就绪的描述符进行操做，避免了阻塞，而且提升了效率。

在Linux下，操做系统提供了三种模型：select模型、poll模型、epoll模型。这三种模型的具体使用以及细节会放到下一篇博客中

根据不一样的模型具体的优缺点也不同。

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异步IO

IO处理的顺序不肯定，整个IO的过程（等待 + 数据拷贝）由操做系统来完成而并不是用户。

流程：

1. 自定义一个IO完成信号
2. 发起异步调用后返回，此时用户能够继续处理其余事情
3. 系统进行IO事件的等待以及数据拷贝
4. IO完成后经过信号通知进程IO

优势：对资源的利用最为充分， 以最高的效率进行任务的处理
缺点：资源消耗较高， 流程最为复杂

上面的五种IO模型，从前日后处理的效率逐渐增长，对资源的利用也增长充分，可是流程也愈来愈复杂。