上一节内容的补充:I/O多路复用是同步的,只有调用某些API才是异步的
Unix/Linux上的五种IO模型
a.阻塞 blocking
调用者调用了某个函数,等待这个函数返回,期间什么也不做,不停地去检查这个函数有没有返回,必须等这个函数返回才能进行下一步动作。
b.非阻塞 non-blocking
非阻塞等待,每隔一段时间就去检测IO事件是否就绪,没有就绪时可以去做其他事。非阻塞IO执行系统调用时总是立即返回,不管事件是否已经发生,若事件没有发生,则返回-1,此时可以根据errno区分这两种情况,对于 accept, recv, send 这些事件未发生时,errno 通常被设置为 EAGAIN
c. IO复用 IO multiplexing
Linux用 select/poll/epoll 函数实现 IO 复用模型,这些函数也回使进程阻塞,但是和阻塞 IO 所不同的是这些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、写操作的 IO 函数进行检测,直到有数据可读或可写时,才真正调用 IO 操作函数。
*注意:IO 复用的目的并不是提高程序处理多个客户端的能力,单线程、单进程同时检测多个文件描述符是否可以执行 IO 操作的能力
d.信号驱动 signal-driven
Linux用套接口进行信号驱动 IO ,安装一个信号处理函数,进程继续运行并不阻塞,当 IO 事件就绪,进程收到 SIGIO 信号,然后处理 IO 事件。
在上图中,“等待数据”为阶段一,“数据从内核空间拷贝到用户空间”为阶段二。内核在阶段一是异步的,在阶段二是同步的;与非阻塞 IO 的区别在于它提供了消息通过机制,不需要用户进程不断地轮询检查,减少了系统 API 的调用次数,提高了效率。
e.异步 asynchronous
Linux中,可以调用 aio_read 函数告诉内核文件描述符缓冲区指针和大小、文件偏移量及通知的方式,然后立即返回,此时用户进程可以去做自己的事情。当内核将数据拷贝到缓冲区后,再通知应用程序。
以上五种 IO 模型,在实际应用中,最常用的是非阻塞模型和 IO 复用模型。