Linux下的I/O模型

目录

一、什么是IO？

二、IO操作的两个阶段

三、五种I/O模型

1、阻塞I/O(blocking I/O)

2、非阻塞I/O(non-blocking I/O)

3、多路复用I/O(multiplexing I/O)

4、信号驱动I/O(signal-driven I/O)

5、异步I/O(asynchronous I/O)

四、五种I/O模型比较

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一、什么是IO？

IO 是 Input/Output 的缩写，指的是输入和输出。在计算机当中，IO 操作通常指将数据从一个设备或文件中读取到计算机内存中，或将内存中的数据写入设备或文件中。这些设备可以包括硬盘驱动器、网卡、键盘、屏幕等。

通常用户进程中的一个完整I/O分为两个阶段：用户进程空间→内核空间→设备空间

I/O分为内存I/O、网络I/O和磁盘I/O三种

二、IO操作的两个阶段

Linux中进程无法直接操作I/O设备，其必须通过系统调用请求内核来协助完成I/O操作。
内核会为每个I/O设备维护一个缓冲区。
对于一个输入操作来说，进程I/O系统调用后，内核会先看缓冲区中有没有相应的缓存数据，没有的话再到设备（比如网卡设备）中读取（因为设备I/O一般速度较慢，需要等待）；

内核缓冲区有数据则直接复制到用户进程空间。所以，对于一个网络输入操作通常包括两个不同阶段：

1、等待网络数据到达网卡，把数据从网卡读取到内核缓冲区，准备好数据。

2、从内核缓冲区复制数据到用户进程空间。

网络I/O的本质是对socket的读取，socket在Linux系统中被抽象为流，I/O可以理解为对流的操作。

网络I/O的模型可分为两种：
●异步I/O(asynchronous I/O)
●同步I/O(synchronous I/O)

同步I/O又包括
●阻塞I/O(blocking I/O)
●非阻塞I/O(non-blocking I/O)
●多路复用I/O(multiplexing I/O)
●信号驱动I/O(signal-driven I/O)

强调一下：信号驱动I/O属于同步I/O，原因往后看。