谈谈 IO模型：同步、异步、阻塞、非阻塞

Linux OS中，有几种常见的IO模型：

• 阻塞式IO
• 非阻塞式IO
• IO复用
• 异步IO

程序进行IO读/写操作通常包括几个阶段：

1. 数据准备
2. 数据更新

阻塞式IO：

程序发起Read IO请求，内核接受到系统调用并开始对磁盘进行读取数据到内核缓冲区，这一过程程序所在的线程是阻塞状态的。数据准备好，内核需要将数据复制到用户进程空间，复制过程也是阻塞状态。拷贝完毕后kernel返回结果，进程/线程切换到运行状态。

程序发起Write IO请求，内核接收到系统调用并开始从用户进程空间复制数据到内核缓冲区，这一过程线程是阻塞状态。数据准备好，内核需要将数据写入到磁盘中，写入过程也是阻塞状态。

 

非阻塞IO：

程序发起Read IO请求，数据若没有准备好，内核会立即返回-1，并开始读取磁盘数据，而线程不会阻塞，可以继续发送read请求，直到数据准备好。数据准备好，内核需要将数据复制到用户进程空间，复制过程是阻塞状态。拷贝完毕后kernel返回结果，进程/线程切换到运行状态。

程序发起Write IO请求，内核接收到系统调用并开始从用户进程空间复制数据到内核缓冲区，并立即返回-1，这一过程线程不会阻塞，可以继续发送write请求直到数据准备好。数据准备好，内核需要将数据写入到磁盘中，写入过程也是阻塞状态。

IO复用：

select/poll/epoll都是IO多路复用机制，可以同时监控多个描述符，当某个描述符就绪(读或写就绪)，则立刻通知相应程序进行读或写操作。

当用户进程调用了select，整个进程就会被阻塞。同时内核会轮询查看所有select负责的文件描述符，当任何一个文件描述符中的数据准备好了，select就会返回。这个时候用户进程再发起IO请求，将数据从kernel拷贝到用户进程空间。

异步IO：

用户进程发起IO请求之后，线程继续往下执行。从内核的角度，当它收到一个aio_read之后，它会立刻返回，所以不会对用户进程产生阻塞。内核会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，拷贝完成后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了。或者将数据复制到内核缓冲区，并写入到磁盘中。

以上，阻塞IO、非阻塞IO、IO复用是同步IO。