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浅谈五种I/O模型

浅谈五种I/O模型

作者: 叫我苏轼好吗 | 来源:发表于2019-01-16 16:24 被阅读0次

    前言

     说到IO模型,都会牵扯到同步、异步、阻塞、非阻塞这几个词。从词的表面上看,很多人都觉得很容易理解。但是细细一想,却总会发现有点摸不着头脑。

    最适合IO模型的例子应该是咱们平常生活中的去餐馆吃饭这个场景,下文就结合这个来讲解一下经典的几个IO模型。在此之前,先需要说明以下几点:

    IO有内存IO、网络IO和磁盘IO三种,通常我们说的IO指的是后两者。

    阻塞和非阻塞,是函数/方法的实现方式,即在数据就绪之前是立刻返回还是等待,即发起IO请求是否会被阻塞。(发生在server端的)

    以文件IO为例,一个IO读过程是文件数据从磁盘→内核缓冲区→用户内存的过程。同步与异步的区别主要在于数据从内核缓冲区→用户内存这个过程需不需要用户进程等待,即实际的IO读写是否阻塞请求进程。(网络IO把磁盘换做网卡即可)

    同步阻塞

        去餐馆吃饭,点一个自己最爱吃的盖浇饭,然后在原地等着一直到盖浇饭做好,自己端到餐桌就餐。这就是典型的同步阻塞。当厨师给你做饭的时候,你需要一直在那里等着,这就是典型的同步阻塞。

    同步非阻塞

        接着上面的例子,你每次点完饭就在那里等着,突然有一天你发现自己真傻。于是,你点完之后,就回桌子那里坐着,然后估计差不多了,就问老板饭好了没,如果好了就去端,没好的话就等一会再去问,依次循环直到饭做好。这就是同步非阻塞。

    IO复用 

    主要有select、poll和epoll 

        接着上面的列子,你点一份饭然后循环的去问好没好显然有点得不偿失,还不如就等在那里直到准备好,但是当你点了好几样饭菜的时候,你每次都去问一下所有饭菜的状态(未做好/已做好)肯定比你每次阻塞在那里等着好多了。当然,你问的时候是需要阻塞的,一直到有准备好的饭菜或者你等的不耐烦(超时)。这就引出了IO复用,也叫多路IO就绪通知。这是一种进程预先告知内核的能力,让内核发现进程指定的一个或多个IO条件就绪了,就通知进程。使得一个进程能在一连串的事件上等待。

      select和poll就类似于上面说的就餐方式。但当你每次都去询问时,老板会把所有你点的饭菜都轮询一遍再告诉你情况,当大量饭菜很长时间都不能准备好的情况下是很低效的。于是,老板有些不耐烦了,就让厨师每做好一个菜就通知他。这样每次你再去问的时候,他会直接把已经准备好的菜告诉你,你再去端。这就是事件驱动IO就绪通知的方式-epoll。

    信号驱动

    上文的就餐方式还是需要你每次都去问一下饭菜状况。于是,你再次不耐烦了,就跟老板说,哪个饭菜好了就通知我一声吧。然后就自己坐在桌子那里干自己的事情。更甚者,你可以把手机号留给老板,自己出门,等饭菜好了直接发条短信给你。这就类似信号驱动的IO模型。

    异步非阻塞

    之前的就餐方式,到最后总是需要你自己去把饭菜端到餐桌。这下你也不耐烦了,于是就告诉老板,能不能饭好了直接端到你的面前或者送到你的家里(外卖)。这就是异步非阻塞IO了。

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