LINUX下常見的IO模型

前言

• 阻塞IO（blocking IO）
• 非阻塞IO（nonblocking IO）
• IO複用（IO multiplexing）
• 異步IO（asynchronous IO (the POSIX aio_functions)）

前三種都是同步，只有最後一種纔是異步IO。

1、阻塞IO

簡介：進程會一直阻塞，直到數據拷貝完成。
應用程序調用一個IO函數，致使應用程序阻塞，等待數據準備好。若是數據沒有準備好，一直等待。數據準備好了，從內核拷貝到用戶空間。
執行完畢後，IO函數會嚮應用程序返回成功響應，應用程序獲得響應後，就再也不阻塞，並進行後面的工做。
網絡中IO阻塞以下圖所示：

示例：
餐廳吃飯，點完餐後，只能坐在餐廳裏面等作好飯，吃完才能去逛商場，中間等待作飯的時間浪費掉了。這就是阻塞。

2、非阻塞IO

簡介：非阻塞IO經過進程反覆調用IO函數（屢次系統調用，並立刻返回）；在數據拷貝的過程當中，進程是阻塞的。
應用程序調用一個IO函數，這個IO操做會從內核中當即返回（當IO操做沒法完成時，返回一個錯誤）。可是這個IO函數具體要執行的事情（寫數據）可能並無完成。
而對於應用程序，雖然這個IO操做很快就返回了，可是它並不知道這個IO操做是否真的成功了。爲了知道IO操做是否成功，通常有兩種策略：
一是須要應用程序主動地循環地去問，直到數據準備好爲止，在這個不斷問的過程當中，會大量的佔用CPU的時間；
二是採用IO通知機制，好比：IO多路複用或信號驅動IO。
網絡IO非阻塞以下圖所示：

示例：
又想去逛商場，又擔憂飯好了。因此逛一會，回來詢問服務員飯好了沒有，來來回回好屢次。這就是非阻塞。

3、IO多路複用

簡介：比阻塞IO並無什麼優越性，關鍵是能實現同時對多個IO端口進行監聽。
IO複用模型會用到select、poll、epoll函數，這幾個函數也會使進程阻塞，可是和阻塞IO所不一樣的，這兩個函數能夠同時阻塞多個IO操做。並且能夠同時對多個讀操做，多個寫操做的IO函數進行檢測，直到有數據可讀或可寫時，才真正調用IO操做函數。
網絡IO多路複用以下圖所示：

示例：
商場安裝了電子屏幕用來顯示點餐的狀態，這樣飯是否好了，都直接看電子屏幕就能夠了。這就是IO多路複用。

4、異步IO

簡介：告知內核啓動某個操做，並讓內核在整個操做完成後通知咱們；數據拷貝的時候進程無需阻塞。
當一個異步過程調用發出後，調用者不能馬上獲得結果，實際處理這個調用的函數在完成後，經過狀態、通知和回調來通知調用者的輸入輸出操做。
linux提供了AIO庫函數實現異步，可是用的不多。目前有不少開源的異步IO庫，例如libevent、libev、libuv。
網絡異步IO以下圖所示：

示例：
叫外賣，只須要打個電話說一下，而後能夠作本身的事情，飯好了就送來了。這就是異步。

小結：
同步IO引發進程阻塞，直至IO操做完成。
異步IO不會引發進程阻塞。
IO複用是先經過select調用阻塞。
阻塞IO、非阻塞IO、多路複用IO都屬於同步IO，異步一定是非阻塞的，因此不存在異步阻塞和異步非阻塞的說法。由於其中真正的IO操做(函數)都將會阻塞進程，只有異步IO模型真正實現了IO操做的異步性。

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參考資料：

http://www.cnblogs.com/Anker/p/3254269.html
http://www.cnblogs.com/Anker/p/5965654.html