Unix/Linux下5种I/O模型

1. 五种I/O模型

在网络编程，经常接触下述的I/O相关的概念：

• 同步(Synchronous)
• 异步(Asynchronous)
• 阻塞(Blocking)
• 非阻塞(Non-blocking)
• 信号驱动(Signal driven)

他们之间的关系如下图：

引用网上一个比喻：

你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，如果是同步通信机制，书店老板会说，你稍等，”我查一下”，然后开始查啊查，等查好了（可能是5秒，也可能是一天）告诉你结果（返回结果）。
而异步通信机制，书店老板直接告诉你我查一下啊，查好了打电话给你，然后直接挂电话了（不返回结果）。然后查好了，他会主动打电话给你。在这里老板通过“回电”这种方式来回调。
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，你如果是阻塞式调用，你会一直把自己“挂起”，直到得到这本书有没有的结果。如果是非阻塞式调用，你不管老板有没有告诉你，你自己先一边去玩了， 当然你也要偶尔过几分钟check一下老板有没有返回结果。
在这里阻塞与非阻塞与是否同步异步无关。跟老板通过什么方式回答你结果无关。

2. 阻塞I/O模型

阻塞I/O模型是最常见的I/O模型了，对于所有的“慢速设备”（socket、pipe、fifo、terminal）的I/O默认的方式都是阻塞的方式。阻塞就是进程放弃cpu，让给其他进程使用cpu。进程阻塞最显著的表现就是“进程睡眠了”。阻塞的时间通常取决于“数据”是否到来。

3. 非阻塞I/O模型

非阻塞IO就是设置IO相关的系统调用为non-blocaking，随后进行的IO操作无论有没有可用数据都会立即返回，并设置errno为EWOULDBLOCK或者EAGAIN。我们可以通过主动check的方式（polling，轮询）确保IO有效时，随之进行相关的IO操作。
这种方式有一个很大的缺点就是浪费太多的CPU时间用在做轮询上。

4. 多路复用I/O模型

多路复用是让阻塞发生在我们的多路复用IO操作的系统调用上面，而不是我们真正去执行IO的系统调用。使用这个方式的好处就是可以同时监控多个用于IO的文件描述符。

5. 信号驱动I/O模型

所谓信号驱动，就是利用信号机制，安装信号SIGIO的处理函数（进行IO相关操作），通过监控文件描述符，当其就绪时，通知目标进程进行IO操作（signal handler）。

6. 异步I/O模型