網絡編程——IO模型介紹

網絡編程——IO模型介紹

IO模型介紹

爲了更好地瞭解IO模型，咱們須要事先回顧下：同步、異步、阻塞、非阻塞。

同步（synchronous） IO和異步（asynchronous） IO，阻塞（blocking） IO和非阻塞（non-blocking）IO分別是什麼，到底有什麼區別？這個問題其實不一樣的人給出的答案均可能不一樣，好比wiki，就認爲asynchronous IO和non-blocking IO是一個東西。這實際上是由於不一樣的人的知識背景不一樣，而且在討論這個問題的時候上下文(context)也不相同。因此，爲了更好的回答這個問題，我先限定一下本文的上下文。

本文討論的背景是Linux環境下的network IO。本文最重要的參考文獻是Richard Stevens的「UNIX® Network Programming Volume 1, Third Edition: The Sockets Networking 」，6.2節「I/O Models 」，Stevens在這節中詳細說明了各類IO的特色和區別，若是英文夠好的話，推薦直接閱讀。Stevens的文風是有名的深刻淺出，因此不用擔憂看不懂。本文中的流程圖也是截取自參考文獻。

Stevens在文章中一共比較了五種IO Model：  
* blocking IO  
* nonblocking IO  
* IO multiplexing  
* signal driven IO  
* asynchronous IO  
由signal driven IO（信號驅動IO）在實際中並不經常使用，因此主要介紹其他四種IO Model。

再說一下IO發生時涉及的對象和步驟。對於一個network IO (這裏咱們以read舉例)，它會涉及到兩個系統對象，一個是調用這個IO的process (or thread)，另外一個就是系統內核(kernel)。當一個read操做發生時，該操做會經歷兩個階段：

一、等待數據準備 (Waiting for the data to be ready)
二、將數據從內核拷貝到進程中(Copying the data from the kernel to the process)

記住這兩點很重要，由於這些IO模型的區別就是在兩個階段上各有不一樣的狀況。