IO模型简介

IO模型简介

1. IO

I/O Device <---> Kernel Space <--->  User Space 

IO(Input/Output，输入/输出)，数据的读取(输入)或写入(输出)操作。

IO主要包括：

• 内存IO
• 网络IO
• 磁盘IO

用户进程的IO分为两个阶段：

• 数据准备阶段：设备空间 <—> 内核空间
• 数据复制阶段：内核空间 <—> 用户空间

2. 五种IO模型

2.1 阻塞IO

进程发起IO系统调用后，进程被阻塞，转到内核空间处理，整个IO处理完毕后返回进程。

2.2 非阻塞IO

进程发起IO系统调用后，如果内核缓冲区没有数据，需要到IO设备中读取，进程返回一个错误而不会被阻塞；进程发起IO系统调用后，如果内核缓冲区有数据，内核就会把数据返回进程。

2.3 IO多路复用

IO多路复用就是一个 进程/线程同时处理多个IO请求 。该模型解决了非阻塞IO中的频繁轮询 CPU 的问题。

原理：进程把多个文件描述符注册到select/poll/epoll函数，由内核监视，函数阻塞。当有文件描述符就绪或超时的时候，函数返回，然后该进程进行相应的读/写操作。

典型应用：linux的select、poll、epoll

2.4 信号驱动IO

当进程发起一个IO操作，会向内核注册一个信号处理函数，然后进程返回不阻塞；当内核数据就绪时会发送一个信号给进程，进程便在信号处理函数中调用IO读取数据。

2.5 异步IO

当进程发起一个IO操作，进程返回不阻塞，内核把整个IO处理完后，会通知进程结果。

3. 主流操作系统的IO事件驱动模型

Windows: IOCP

Linux： epoll (poll select)

Mac(BSD): kqueue

SunOS: event ports