目錄

• 阻塞IO（Blocking I/O）
• 非阻塞IO（Non-Blocking I/O）
• 多路復(fù)用IO（I/O Multiplexing）
• 信號驅(qū)動式IO（Signal-Driven I/O）
• 異步IO（Asynchronous I/O）

阻塞IO（Blocking I/O）

阻塞IO是最常見的IO模型。

當(dāng)發(fā)起一個(gè)IO操作時(shí)，比如讀取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會調(diào)用read()函數(shù)。如果請求的數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好，此時(shí)進(jìn)程會被掛起（blocked），進(jìn)入等待狀態(tài)。直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，而且復(fù)制到應(yīng)用進(jìn)程的緩沖區(qū)，這時(shí)候才會返回。

從調(diào)用到返回，整個(gè)時(shí)間段都是阻塞的，所以被稱為阻塞IO。

就像是手機(jī)沒電的時(shí)候，去飯館吃飯，我點(diǎn)完菜，只能等著廚師做好，服務(wù)員端上來，我才能愉快干飯。這段時(shí)間，我就只能坐在座位上干等。

非阻塞IO（Non-Blocking I/O）

阻塞IO，還是比較浪費(fèi)資源的，那么非阻塞IO就來了。

所謂非阻塞IO，是在調(diào)用IO操作時(shí)，如果緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)的話，直接返回一個(gè)錯(cuò)誤碼。應(yīng)用進(jìn)程需要不斷輪詢，來檢查數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了，就返回?cái)?shù)據(jù)。

就像是我奢侈一把，想吃個(gè)西餐，于是就去了肯德基，點(diǎn)完餐，我就可以坐著刷刷手機(jī)。當(dāng)然，我還需要時(shí)不時(shí)地看看我的餐是不是已經(jīng)備好，餐備好了，就去取一下。

多路復(fù)用IO（I/O Multiplexing）

雖然非阻塞IO相比阻塞IO，性能提升了很多，但是輪詢過程中，還是有大量的系統(tǒng)調(diào)用，上下文切換的開銷比較大。

那么，多路復(fù)用IO就來了。

多路指的是多個(gè)數(shù)據(jù)通道，復(fù)用指的是一個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)文件描述符（比如socket），當(dāng)某個(gè)文件描述符狀態(tài)發(fā)生變化（比如變得可讀或可寫），多路復(fù)用的函數(shù)將返回變化的文件描述符。

這樣，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，同一個(gè)進(jìn)程中不同的任務(wù)都能被處理。特點(diǎn)是在數(shù)據(jù)傳輸過程中，進(jìn)程能夠同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，提高了程序的效率。

select、poll、epoll 等都是 I/O 多路復(fù)用的具體實(shí)現(xiàn)。

以select/poll為例，進(jìn)程通過將一個(gè)或多個(gè)fd傳遞給select或poll系統(tǒng)調(diào)用，阻塞在select操作上，這樣select/poll可以偵測多個(gè)fd是否處于就緒狀態(tài)。當(dāng)有fd就緒時(shí)，立即回調(diào)函數(shù)rollback，接下來就可以進(jìn)行讀取。

就像是我想吃頓好的，于是選擇去吃自助餐，自助餐有很多餐區(qū)，我先看看哪個(gè)餐區(qū)有我想吃的菜，然后端著盤子去取就行了，一個(gè)人就可以取多個(gè)菜，肉、蔬菜、水果，什么都能吃一點(diǎn)，而且不用怎么等。

信號驅(qū)動式IO（Signal-Driven I/O）

信號驅(qū)動式IO利用信號機(jī)制來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

進(jìn)程首先告訴內(nèi)核，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)，請發(fā)送一個(gè)SIGIO信號。進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，等到收到信號后，再開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。、

就像是我去吃飯，外帶，跟服務(wù)員打聲招呼，餐好了通知我，這時(shí)候我就可以去干其它事情，餐備好之后，服務(wù)員通知我，我取餐就行了。

異步IO（Asynchronous I/O）

異步IO是指當(dāng)發(fā)起一個(gè)IO操作后，系統(tǒng)會立即返回。異步IO操作在后臺進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸完成后，系統(tǒng)將通知進(jìn)程。這樣，在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，進(jìn)程都可以執(zhí)行其他任務(wù)，不需要等待。

就像是準(zhǔn)備吃飯了，我自己懶得動，直接在某團(tuán)上點(diǎn)個(gè)餐，點(diǎn)完之后愛干啥干啥，等著快遞小哥給我送到就行了。

可以看到，阻塞和非阻塞主要指的是等待數(shù)據(jù)這個(gè)過程應(yīng)用進(jìn)程需不需要掛起，同步和異步指的是等待數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)拷貝這兩個(gè)過程應(yīng)用進(jìn)程需不需要掛起，只有異步IO做到了完全異步。

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