WebServer二三事(二)五种网络I/O模式

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  (一) 本文参考 UNIX 网络编程 卷一 第6章 I/O复用，在阅读这篇文章之前应该对 Socket编程的系列函数和连接的建立过程有一定的理解。

  (二) 对I/O模式的讨论要建立在操作系统的基础上，相同I/O模式在不同的系统下有不同的实现。比如异步I/O的实现在Linux和window上的实现就存在很大区别。这篇文章讨论的环境为Linux下的I/O模型。

  (三) 同步(synchronous)/异步(asynchronous),阻塞(blocking)/非阻塞(non-blocking) 的概念必须以具体的层级下的定义为前提讨论才有可比性，本文对异步和同步采用POSIX中的定义：

• A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operation completes;
• An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked;

  (四) 对于一个网络I/O操作(read为例)通常涉及如下，
  两个对象：

• 调用I/O操作的进程(process)或线程(thread)
• 内核(kernel)

  两个阶段(两个阻塞过程)：

• 等待数据准备 (Waiting for the data to be ready)
• 将数据从内核拷贝到进程中(Copying the data from the kernel to the process)

  以上四点是理解I/O模式的关键。

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  UNIX下可用的5种I/O模式：

I/O模式	同步/异步，阻塞/非阻塞
阻塞式I/O模型 (blocking I/O)	同步，阻塞
非阻塞式I/O模型 (nonblocking I/O)	同步，非阻塞
I/O多路复用模型 (I/O multiplexing)	同步，非阻塞
信号驱动式I/O模型 (signal driven I/O)	同步，非阻塞
异步I/O模型 (asynchronous I/O)	异步，非阻塞

  在概述中提到网络I/O的两种阶段，对于一个Socket来说，如果一方要接收另一方的数据，

• 第一阶段 通常需要等待数据从网络中到达,当所有的分组到达是被复制到内核中的某个缓冲区(内核态)；
• 第二阶段 用户进程复制内核缓冲区中的对应数据到进程缓冲区(用户态)；

  而对同步/异步，阻塞和非阻塞的讨论就是基于这两步进行的。
  许多的文章都将阻塞和同步，异步和非阻塞混为一谈，将非阻塞等同于异步，认为I/O复用模式(select,poll,epoll)为异步，其实都是错误的，异步I/O只有使用了特殊的API才能实现，以至于在UNIX Network Programming 在将信号驱动I/O和异步I/O比较时，如下写道 ：

As of this writing, few systems support POSIX asynchronous I/O. We are not certain, for example, if systems will support it for sockets. Our use of