Unix/Linux上的五种IO模型_Linux

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，不停的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。

注意：阻塞并不是函数的行为，而是跟文件描述符有关。通过设置文件描述符来控制是阻塞还是非阻塞。

b.非阻塞 non-blocking（nio）

非阻塞等待，每隔一段时间就去检测io事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事。非阻塞i/o执行系统调用总是立即返回，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 和 send，事件未发生时，errno 通常被设置成 eagain。

c.io复用（io multiplexing）

linux 用 select/poll/epoll 函数实现 io 复用模型，这些函数也会使进程阻塞，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。

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。

上图中的信号处理程序是提前写好的。

内核在第一个阶段是异步，在第二个阶段是同步；与非阻塞io的区别在于它提供了消息通知机制，不需要用户进程不断的轮询检查，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 函数告诉内核描述字缓冲区指针和缓冲区的大小、文件偏移及通知的方式，然后立即返回(用户区就可去做其他事情了)，当内核将数据拷贝到缓冲区(提前指定好的)后，再通知应用程序。

/* asynchronous i/o control block. */
struct aiocb
{
    int aio_fildes; /* file desriptor. */
    int aio_lio_opcode; /* operation to be performed. */
    int aio_reqprio; /* request priority offset. */
    volatile void *aio_buf; /* location of buffer. */
    size_t aio_nbytes; /* length of transfer. */
    struct sigevent aio_sigevent; /* signal number and value. */


    /* internal members. */
    struct aiocb *__next_prio;
    int __abs_prio;
    int __policy;
    int __error_code;
    __ssize_t __return_value;


#ifndef __use_file_offset64
    __off_t aio_offset; /* file offset. */
    char __pad[sizeof (__off64_t) - sizeof (__off_t)];
#else
    __off64_t aio_offset; /* file offset. */
#endif
    char __glibc_reserved[32];
};