深刻了解Netty【四】IO模型

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引言

IO模型就是操做數據輸入輸出的方式，在Linux系統中有5大IO模型：阻塞式IO模型、非阻塞式IO模型、IO複用模型、信號驅動式IO模型、異步IO模型。 由於學習Netty必不可少的要了解IO多路複用模型，本篇是基礎。

名詞概念

• 阻塞：指向調用方，在調用結果返回以前，調用方線程會掛起，直到結果返回。
• 非阻塞：指向調用方，在調用結果返回以前，調用方線程會處理其餘事情，不會阻塞。
• 同步：指向被調用方，被調用方獲得結果後再返回給調用方。
• 異步：指向被調用方，被調用方先應答調用方，而後計算結果，最終通知並返回給調用方。
• recvfrom函數：系統調用，經socket接收數據。

5中IO模型

一、阻塞式IO模型(blocking I/O)

進程調用recvfrom函數，在數據沒有返回以前，進程阻塞，直到數據返回後，纔會處理數據。

二、非阻塞式IO模型(non-blocking I/O)

進程調用recvfrom函數，若是數據沒有準備好就返回錯誤提示，以後進程循環調用recvfrom函數，直到有數據返回。

三、IO複用模型(I/O multiplexing)

進程調用select,若是沒有套接字變爲可讀，則阻塞，直到有可讀套接字以後，調用recvfrom函數，返回結果。

四、信號驅動式IO模型(signal-driven I/O)

進程先註冊信號驅動，以後進程不阻塞，當數據準備好後，會給進程返回信號提示，這時進程調用ecvfrom函數，返回數據。

五、異步IO模型(asynchronous I/O)

由POSIX規範定義，應用程序告知內核啓動某個操做，並讓內核在整個操做（包括將數據從內核拷貝到應用程序的緩衝區）完成後通知應用程序。這種模型與信號驅動模型的主要區別在於：信號驅動I/O是由內核通知應用程序什麼時候啓動一個I/O操做，而異步I/O模型是由內核通知應用程序I/O操做什麼時候完成。

IO模型對比

阻塞越少，理論上性能也越優。

• 阻塞式IO，每一個鏈接要對應一個線程單獨處理，浪費資源。
• 非阻塞式IO，須要不斷的輪詢，也耗費CPU資源。
• 信號驅動式IO,在大量IO操做時會有信號隊列溢出，且對於TCP而言，通知條件過多，每個進行判斷會消耗資源。
• 異步IO,理論最優，可是目前Linux支持還不是很完善。

所以在Linux下網絡編程都以IO複用模型爲主。

參考

理解高性能網絡模型 IO - 同步，異步，阻塞，非阻塞 （亡羊補牢篇）