I/O模型

一、I/O介绍

I/O 可以分为网络IO和磁盘IO，网络IO本质是socket读取。
每次IO，都要经历两个阶段：

• 第一步：将数据从磁盘文件先加载至内核空间（缓冲区），这个过程需要等待数据准备完成，时间较长。
• 第二步：将数据从内核缓冲区复制到用户空间的进程的内存中，这个过程时间较短。

二、I/O模型

2.1 同步/异步

同步/异步 关注的是消息通信机制。

• 同步：synchronous，调用者等待被调用者返回消息才能继续执行。
• 异步：asynchronous，被调用者通过状态、通知或回调机制主动通知调用者被调用者的运行状态。

2.2 阻塞/非阻塞

阻塞/非阻塞 关注调用者在等待结果返回之前所处的状态

• 阻塞：blocking，指IO操作需要彻底完成后才返回到用户空间，调用结果返回之前，调用者被挂起。
• 非阻塞：nonblocking，指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值，无需等到IO操作彻底完成，最终的调用结果返回之前，调用者不会被挂起。

2.3 常用I/O模型

阻塞型、非阻塞型、复用型、信号驱动型、异步。

三、I/O多路复用模型

多个连接共用一个等待机制，该模型会阻塞进程，但是进程是阻塞在select或者poll这两个系统调用上，而不是阻塞在真正的IO操作上。

用户首先将需要进行IO操作添加到select中，继续执行做其他的工作（异步），同时等待select系统调用返回。当数据到达时，IO被激活，select函数返回。用户线程正式发起read请求，读取数据并继续执行。

IO多路复用是最常使用的IO模型，但是其异步程度还不够“彻底”，因它使用了会阻塞线程的select系统调用。因此IO多路复用只能称为异步阻塞IO模型，而非真正的异步IO。

参考资料

• 漫谈五种IO模型（主讲IO多路复用）

• 多进程、多线程和I/O多路复用三种Web服务器模型