Linux中的IO模型

Linux五种IO模型

1. blocking I/O
2. nonblocking I/O
3. I/O multiplexing (select, poll and epoll)
4. signal driven I/O (SIGIO)
5. asynchronous I/O (the POSIX aio_ functions)

1. blocking I/O

如图所示，这种IO模型的优点是编程简单，也是OS最早支持的IO模型之一，缺点是系统调用阻塞用户动态线程执行，从而造成CPU时间浪费，IO效率低。

2. nonblocking I/O

如图所示，这种IO模型的一个改进是IO是非阻塞了，但是需要长轮询，同样浪费CPU时钟周期。

image

3. I/O multiplexing (select, poll and epoll)

如图所示，这种IO模型是当今OS提供的最稳定的IO模型，大部分主流的应用都是基于此种IO模型构建的，比如NodeJS，但是这些平台往往在这种模型之上增加一层封装来直接支持AIO。

image

4. signal driven I/O (SIGIO)

如图所示，资料记载这种IO模型由于对比模型3没有性能优势，同时由于系统支持不稳定，很少为设计者采用。

image

5. asynchronous I/O (the POSIX aio_ functions)

如图所示，此种IO模型是最完美的AIO，编程模型也最简单，但是能够完美支持者个模型的OS很少，网上资料显示Linux正在做这方面的努力，一旦OS在这个方面上取得进展，编程框架，平台，编程模型可能还是需要有很大程度的简化。

虽然这种模型很少有OS的支持，但是并不是说现在就没有这种AIO模型，很多框架做了这方面的工作，在用户态模拟了AIO，使用户可以更多的关注业务逻辑代码。

image

6. 同步异步，阻塞和非阻塞

同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的。一直等到数据读完再返回的是同步，直接返回的是异步。阻塞和非阻塞是对进程、线程而言的，阻塞方式下读取或者写入线程一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入线程立即返回一个状态值。

image