概述

linux內(nèi)核將所有外部設(shè)備都看做一個文件來操作。對該文件的讀寫操作會調(diào)用內(nèi)核提供的系統(tǒng)命令， 返回一個fd(file descriptor)文件描述符。而對一個socket的讀寫也有相應(yīng)的描述符即 socketfd。 描述符即一串?dāng)?shù)字，指向內(nèi)核中的一個結(jié)構(gòu)體 Unix、Linux提供五種 i/o 模型，分別如下：

阻塞i/o模型

最常用的I/O模型就是阻塞I/O模型。缺省情況下，所有文件操作都是阻塞的。我們以套接字接口為例講解此模型：在進(jìn)程空間中調(diào)用recvfrom，其系統(tǒng)調(diào)用直到數(shù)據(jù)包到達(dá)被復(fù)制到應(yīng)用進(jìn)程中的緩沖區(qū)中或者發(fā)生錯誤時才返回。在此期間一直會等待，進(jìn)程在從調(diào)用recvfrom開始到它返回的整段時間內(nèi)都是被阻塞的。 流程如下圖：

非阻塞 i/o 模型

recvfrom從應(yīng)用層到內(nèi)核的時候，如果該緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)的話，就直接返回一個EWOULDBLOCK錯誤，一般都對非阻塞I/O模型進(jìn)行輪詢檢查這個狀態(tài)，看內(nèi)核是否有數(shù)據(jù)到來，流程如下圖：

I/O 復(fù)用模型

linux提供select/poll，進(jìn)程通過將一個或多個fd傳遞給select或poll系統(tǒng)調(diào)用，阻塞在select操作上，這樣select/poll可以幫我們偵測多個fd是否處在就緒狀態(tài)。select/poll順序掃描fd是否就緒，且支持fd數(shù)量有限，因此它的使用受到一些制約。linux還提供一個epoll系統(tǒng)調(diào)用，epoll使用基于事件驅(qū)動方式代替順序掃描，因此性能更高，當(dāng)有fd就緒時，立即回調(diào)函數(shù)rollback。流程如下圖：

信號驅(qū)動 I/O 模型

首先開啟套接口信號驅(qū)動I/O功能，并通過系統(tǒng)調(diào)用sigaction執(zhí)行一個信號處理函數(shù)（此系統(tǒng)調(diào)用立即返回，進(jìn)程繼續(xù)工作，它是非阻塞的）。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒時，就為該進(jìn)程生成一個sigio信號，通過信號回調(diào)通知應(yīng)用程序調(diào)用recvfrom來讀取數(shù)據(jù)，并通知主循環(huán)函數(shù)處理數(shù)據(jù)。流程如下圖：

異步I/O 模型

告知內(nèi)核啟動某個操作，并讓內(nèi)核在整個操作完成后（包括將數(shù)據(jù)從內(nèi)核復(fù)制到用戶自己的緩沖區(qū)）通知我們。這種模型與信號驅(qū)動模型的主要區(qū)別是：信號驅(qū)動I/o由內(nèi)核通知我們何時可以開始一個I/o操作；異步I/o模型由內(nèi)核通知我們I/o操作何時已經(jīng)完成。流程如圖： 參考 《Unix 網(wǎng)絡(luò)編程》