目錄

• 阻塞IO（Blocking I/O）
• 非阻塞IO（Non-Blocking I/O）
• 多路復用IO（I/O Multiplexing）
• 信號驅動式IO（Signal-Driven I/O）
• 異步IO（Asynchronous I/O）

阻塞IO（Blocking I/O）

阻塞IO是最常見的IO模型。

當發起一個IO操作時，比如讀取數據，系統會調用read()函數。如果請求的數據沒有準備好，此時進程會被掛起（blocked），進入等待狀態。直到數據準備好，而且復制到應用進程的緩沖區，這時候才會返回。

從調用到返回，整個時間段都是阻塞的，所以被稱為阻塞IO。

就像是手機沒電的時候，去飯館吃飯，我點完菜，只能等著廚師做好，服務員端上來，我才能愉快干飯。這段時間，我就只能坐在座位上干等。

非阻塞IO（Non-Blocking I/O）

阻塞IO，還是比較浪費資源的，那么非阻塞IO就來了。

所謂非阻塞IO，是在調用IO操作時，如果緩沖區沒有數據的話，直接返回一個錯誤碼。應用進程需要不斷輪詢，來檢查數據是否準備好。數據準備好了，就返回數據。

就像是我奢侈一把，想吃個西餐，于是就去了肯德基，點完餐，我就可以坐著刷刷手機。當然，我還需要時不時地看看我的餐是不是已經備好，餐備好了，就去取一下。

多路復用IO（I/O Multiplexing）

雖然非阻塞IO相比阻塞IO，性能提升了很多，但是輪詢過程中，還是有大量的系統調用，上下文切換的開銷比較大。

那么，多路復用IO就來了。

多路指的是多個數據通道，復用指的是一個進程可以同時監控多個文件描述符（比如socket），當某個文件描述符狀態發生變化（比如變得可讀或可寫），多路復用的函數將返回變化的文件描述符。

這樣，在數據傳輸過程中，同一個進程中不同的任務都能被處理。特點是在數據傳輸過程中，進程能夠同時處理多個任務，提高了程序的效率。

select、poll、epoll 等都是 I/O 多路復用的具體實現。

以select/poll為例，進程通過將一個或多個fd傳遞給select或poll系統調用，阻塞在select操作上，這樣select/poll可以偵測多個fd是否處于就緒狀態。當有fd就緒時，立即回調函數rollback，接下來就可以進行讀取。

就像是我想吃頓好的，于是選擇去吃自助餐，自助餐有很多餐區，我先看看哪個餐區有我想吃的菜，然后端著盤子去取就行了，一個人就可以取多個菜，肉、蔬菜、水果，什么都能吃一點，而且不用怎么等。

信號驅動式IO（Signal-Driven I/O）

信號驅動式IO利用信號機制來進行數據傳輸。

進程首先告訴內核，當數據準備好時，請發送一個SIGIO信號。進程繼續執行其他任務，等到收到信號后，再開始進行數據傳輸。、

就像是我去吃飯，外帶，跟服務員打聲招呼，餐好了通知我，這時候我就可以去干其它事情，餐備好之后，服務員通知我，我取餐就行了。

異步IO（Asynchronous I/O）

異步IO是指當發起一個IO操作后，系統會立即返回。異步IO操作在后臺進行數據傳輸，數據傳輸完成后，系統將通知進程。這樣，在整個數據傳輸的過程中，進程都可以執行其他任務，不需要等待。

就像是準備吃飯了，我自己懶得動，直接在某團上點個餐，點完之后愛干啥干啥，等著快遞小哥給我送到就行了。

可以看到，阻塞和非阻塞主要指的是等待數據這個過程應用進程需不需要掛起，同步和異步指的是等待數據和數據拷貝這兩個過程應用進程需不需要掛起，只有異步IO做到了完全異步。

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