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IO模型介绍

为了更好地了解IO模型,我们需要事先回顾下:同步、异步、阻塞、非阻塞

同步(synchronous) IO和异步(asynchronous) IO,阻塞(blocking) IO和非阻塞(non-blocking)IO分别是什么,到底有什么区别?

这个问题其实不同的人给出的答案都可能不同,比如wiki,就认为asynchronous IO和non-blocking IO是一个东西。这其实是因为不同的人的知识背景不同,并且在讨论这个问题的时候上下文(context)也不相同。所以,为了更好的回答这个问题,我先限定一下本文的上下文。

本文讨论的背景是Linux环境下的network IO。本文最重要的参考文献是Richard Stevens的“UNIX® Network Programming Volume 1, Third Edition: The Sockets Networking ”,6.2节“I/O Models ”,Stevens在这节中详细说明了各种IO的特点和区别,如果英文够好的话,推荐直接阅读。Stevens的文风是有名的深入浅出,所以不用担心看不懂。本文中的流程图也是截取自参考文献。

Stevens在文章中一共比较了五种IO Model:

  • blocking IO
  • nonblocking IO
  • IO multiplexing
  • signal driven IO
  • asynchronous IO

由于signal driven IO(信号驱动IO)在实际中并不常用,所以主要介绍其余四种IO Model。

 

再说一下IO发生时涉及的对象和步骤。

对于一个network IO (这里我们以read举例),它会涉及到两个系统对象,一个是调用这个IO的process (or thread),另一个就是系统内核(kernel)。

当一个read操作发生时,该操作会经历两个阶段:

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

记住这两点很重要,因为这些IO模型的区别就是在两个阶段上各有不同的情况。

 

 

 

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