IO 模型详解

I/O类型：

        同步和异步

        阻塞和非阻塞

一次read操作两个阶段：用户空间的进程没有权限访问磁盘的，进程发起IO调用

（1）等待数据准备好：内核从磁盘中的数据加载至内核内存

（2）真正IO的阶段：内核内存数据在复制到进程内存（这个是真正执行IO的阶段）

        所以进程需要等待内核到内核内存和内核内存到进程内存的时间

1.同步和异步：synchronous,asyncronnous

关注的是被调用者的消息通知机制，被调用者如何通知调用者，调用者向被调用者进行系统调用函数

同步：调用发出之后不会立即返回，进程会一直询问内核准备好数据没有，但一旦返回，则内核返回最终结果，数据已经从内核内存复制到进程内存了（进程自己去询问内核，直到两阶段都复制完通知进程）没有通知机制

异步：调用发出之后，被调用方立即返回消息，但返回的并非最终结果；被调用者通过状态、通知机制来通知调用者，或通过回调函数来处理（内核自己都把数据复制完了通知进程数据已经复制完）有通知机

2.阻塞和非阻塞：block,nonblock

关注的是调用者等待被调用者返回调用结果时的状态

阻塞：调用结果返回之前，调用者会被挂起，叫不可中断睡眠，调用者只有在得到返回结果时候才能继续。（两阶段都阻塞）

非阻塞：调用者在结果返回之前不会被挂起，即调用不会阻塞当前进程（第一阶段不阻塞，第二阶段依然阻塞）

 

同步 是进程调用内核，内核从磁盘读取数据存入内核内存这段时间，进程会一直询问内核准备好数据没有，直到全部读进内存准备好了，然后告诉进程来内核内存来复制数据。

异步 是进程调用内核，内核从磁盘读取数据存入内核内存这段时间进程是活动的，不需要等待内核准备好数据，当内核从磁盘数据全部读取，然后通知进程过来复制数据到进程内存，或者通过回调函数来处理。

阻塞 是进程调用内核，内核从磁盘读取数据的这段时间，进程是被挂起的或者叫不可中断睡眠处于等待状态，只有内核告诉进程准备好之后，才会继续够继续工作（比如从内核内存复制数据）

非阻塞 是进程调用内核，内核从磁盘读取数据的这段时间，进程不会被挂起

1 阻塞IO 同步阻塞IO是进程调用内核，内核从磁盘读取数据至内核内存的时候，进程处理等待状态，准备好数据，进程就复活复制数据，第二阶段进程复制数据，进程依然在等待，所以第一第二阶段依然是阻塞的，是同步的IO 

 

 

 

 2 非阻塞IO          

非阻塞是内核不通知进程，进程会几秒钟询问内核数据准备好了没，时间都花在询问的过程了，叫盲等待，第一段非阻塞，但第二阶段依然是阻塞状态，从内核内存复制到进程内存，进程依然是等待状态处于阻塞状态，所以比起阻塞依然没有太大优势,是同步的IO

 

优点：能够在等待任务完成的时间里干其他活了（包括提交其他任务，也就是 “后台” 可以有多个任务在同时执行）。
缺点：任务完成的响应延迟增大了，因为每过一段时间才去轮询一次read操作，而任务可能在两次轮询之间的任意时间完成。
这会导致整体数据吞吐量的降低。

3 IO多路复用       
IO复用指的是任何一个进程，在某种情况下进程自身只能处理一个IO，但是web是要处理两路IO的，一个是网络IO，另外一个磁盘IO，内核中开发了多路IO或IO复用，进程需要调用IO的时候，都把IO请求交给内核中的select()函数或者poll()函数，最大不能超过1024个，如果超过1024个性能会减少，函数能够处理两个IO，处理网络和磁盘IO
 

 I/O多路复用指：通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。

注意：网络操作、文件操作、终端操作等均属于IO操作，      网络IO中：windows只支持Socket操作，其他系统支持其他网络IO操作，但是无法自动检测 普通文件 自从上次读取之后是否已经变化。　 注意1：select函数返回结果中如果有文件可读了，那么进程就可以通过调用accept()或recv()来让kernel将位于内核中准备到的数据copy到用户区。

 

4 异步IO              
  用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，   
  首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切  
  都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了

五种IO模型的比较