Unix 5种IO模型的图解分析和比较

 

 

Unix 5种IO模型的图解分析和比较

（转自http://blog.youkuaiyun.com/blueboy2000/archive/2009/08/26/4485874.aspx）

 

Unix下共有五种I/O模型

阻塞I/O

非阻塞I/O

I/O复用（select和poll）

信号驱动I/O（SIGIO）

异步I/O（Posix.1的aio_系列函数）

b.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

 

c.非阻塞I/O模型 
我们把一个套接口设置为非阻塞就是告诉内核，当所请求的I/O操作无法完成时，不要将进程睡眠，而是返回一个错误。这样我们的I/O操作函数将不断的测试数据是否已经准备好，如果没有准备好，继续测试，直到数据准备好为止。在这个不断测试的过程中，会大量的占用CPU的时间。

 

d. I/O复用模型 
I/O复用模型会用到select或者poll函数，这两个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞I/O所不同的的，这两个函数可以同时阻塞多个I/O操作。而且可以同时对多个读操作，多个写操作的I/O函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用I/O操作函数。 

目前Java只能支持到多路复用一级，在这种模式下，在一个线程里面以阻塞的模式监听连接，优点在于不用开过多的线程以阻塞的模式等待连接。

e.信号驱动I/O模型 
首先我们允许套接口进行信号驱动I/O,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，进程会收到一个SIGIO信号，可以在信号处理函数中调用I/O操作函数处理数据。 

f.异步I/O模型 
调用aio_read函数，告诉内核描述字，缓冲区指针，缓冲区大小，文件偏移以及通知的方式，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。 

2.几种I/O模型的比较 
前四种模型的区别是第一阶段基本相同，第二阶段基本相同，都是将数据从内核拷贝到调用者的缓冲区。而异步I/O的两个阶段都不同于前四个模型。

3.同步I/O和异步I/O 
a.同步I/O操作引起请求进程阻塞，直到I/O操作完成。 
异步I/O操作不引起请求进程阻塞。 
b.我们的前四个模型都是同步I/O，只有最后一个异步I/O模型是异步I/O。

 

Java nio和多路复用

java 1.4 nio提供的select，这是一种多路复用I/O（multiplexed non-blocking I/O）模型，底层是使用select或者poll。I/O复用就是，阻塞在select或者poll系统调用的某一个之上，而不是阻塞在真正的I/O系统调用之上。JDK 5.0 update 9和JDK 6.0在linux下支持使用epoll，可以提高并发idle connection的性能（http://blogs.sun.com/alanb/entry/epoll）。

"BIO是指阻塞IO方式，即读和写必须为同步方式，NIO是指异步读，同步写的方式，AIO是指异步读，异步写的方式。
在网络协议上java对于TCP/IP和UDP/IP均支持，在网络IO的操作上，目前java仅支持BIO和NIO两种方式。"