5种IO模型

2019年5月17日 220次阅读

A.Unix下共有5种I/O模型
阻塞I/O
非阻塞I/O
I/O复用(select和(e)poll)
信号驱动I/O(SIGIO)
异步I/O(Posix.1的aio_系列函数)

1.阻塞I/O模型

应用程序调用一个IO函数,导致应用程序阻塞,等待数据数据准备好
如果数据没有准备好,一直等待
数据准备好了,从内核拷贝到用户空间
IO函数返回成功指示

我们将一个套接字接口设置为非阻塞就是告诉内核,当所请求的IO操作无法完成时,进入睡眠,而是返回一个错误.这样我们的io函数将不断的测试数据是否准备好,如果没有准备好,继续测试,直到数据准备好.在这个不断测试的过程中,会大量的占用CPU时间

设置非阻塞程序设计接口,int fcntl(s,F_SETFL,O_NONBLOCK);

IO复用模型会用到select或poll函数,这两个函数也会使进程阻塞,但是和阻塞有所不同,这两个函数可以同时阻塞多个IO操作.而且可以同时对多个读操作,多个写操作的IO函数进行家呢,直到有数据可读或者可写,才真正调用IO操作函数

套接字进行信号驱动IO并安装一个信号处理函数,进程继续运行并不阻塞.当数据准备好时,进程辉收到一个SIGIO信号,可以在信号处理函数中调用IO操作函数处理数据

调用aio_read函数,告诉内核描述字,缓冲区指针,缓冲区大小,文件偏移一级通知的方式,然后立即返回.当内核将数据拷贝到缓冲区后,再通知应用程序

5种IO模型比较

《5种IO模型》

1同步与异步
同步异步关注的是消息通知机制.所谓同步,就是发出一个*调用*时,在没有得到结果之前,该调用者就不返回.但是一旦调用返回,就得到这个返回值
换句话说,就是由调用者主动等待这个被调用着的结果

异步则相反,调用发出之后,直接返回,所以没有返回结果.
换句话说,当一个异步过程调用发出之后,调用者不会立刻得到结果.而是在调用发出去后,被调用着通过状态,通知来通知调用者,或者通过毁掉函数处理这个调用

eg:
询问老板是否录取,如果是同步机制,老板会说你等等,我们内部探讨以下,然后开始讨论,等有结果了告诉你结果

如果是异步,老板会说,我们探讨下,你回去等电话.然后,,有结果了主动联系.录取.这个回电联系就是回调

2阻塞与非阻塞
阻塞与非阻塞关注的是程序在等待调用结果时的状态.
阻塞调用是,返回结果之前,当前线程挂起.调用线程只有得到结果之后才会返回
非阻塞指不能立刻得到结果,该调用不会阻塞当前进程

eg,
阻塞调用,会把自己挂起,一直等待老板答案
非阻塞,不管老板是否有答案,干自己的事,偶尔过去check以下是否有结果.

阻塞非阻塞与是否同步异步无关

总结:

同步就是同步,一步就是异步! 目前应用中阻塞和非阻塞是针对同步应用而言的

IO请求分两步:
1.将数据从介质(磁盘,网络..)拷贝到内核区,此时称为数据准备好.
2.由用户应用程序拷贝内核缓冲区中的数据到用户缓冲区

同步,数据从存储介质拷贝到内核缓冲区完成后,需要用户自己将数据拷贝到用户缓冲区

异步,步骤1,2都不关心,只发起IO请求,后面得到IO结果即可