1.IO的概念 IO簡單來講就是對輸入輸出設備的簡化表達形式 單片機中各種介面，進行數據流的傳輸 從磁碟中讀取數據至記憶體，又或者從記憶體中寫入磁碟 編程中的IO 此時的IO其應用程式的運行態，即進程 》IO調用 特別強調的是我們的應用程式其實並不存在實質的IO過程，真正的IO過程是操作系統的事情， 這 ...
1.IO的概念
- IO簡單來講就是對輸入輸出設備的簡化表達形式
- 單片機中各種介面，進行數據流的傳輸
- 從磁碟中讀取數據至記憶體，又或者從記憶體中寫入磁碟
- 編程中的IO
- 此時的IO其應用程式的運行態，即進程---》IO調用
- 特別強調的是我們的應用程式其實並不存在實質的IO過程，真正的IO過程是操作系統的事情，
- 這裡把應用程式的IO操作分為兩種動作：IO調用和IO執行。
- 因此所有的IO操作算作IO調用，之後由內核進行執行
2.Linux中的5種IO模型
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5種IO模型
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同步IO：阻塞IO模型、非阻塞IO模型、IO復用模型、信號驅動的IO模型
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非同步IO
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阻塞IO模型--bio---blockIO--》
- fd預設是阻塞的，網路編程中accept()，listen()，recv()等這些函數
- 阻塞IO不適合工程代碼，網路IO
- 一旦阻塞，線程會被掛起
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非阻塞IO模型
- 流程不變，繼續執行
- 比如recv()只會返回一個–1，然後接著執行
- 阻塞---要進行讀寫，沒有數據，線程會被掛起
註：阻塞和非阻塞的屬性，是屬於fd本身，預設為阻塞，可以通過
fcntl( fd,flag | O_NONBLOCK )進行非阻塞設置
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IO復用模型 ：IO多路復用
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信號驅動的IO模型
- 註冊一個IO信號事件，在數據可操作時通過SIGIO信號通知線程
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非同步IO
通過使用fdset(fd,cb),一旦檢測到數據調用callback，也不會被阻塞，但是也不會返回－1，因為會自動調用cb
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reactor---反應堆模型
- reactor是對epoll進行的封裝，讓用戶只需要關註讀什麼和寫什麼和相應的回調函數即可
- 而不是關註epoll的使用
一些概念
- 阻塞和非阻塞---》針對於線程狀態，
- 一旦阻塞，線程被掛起，不能做其它事情)
- 非阻塞可以做其他事情：在等待的過程中可以做其它事情
- 同步和非同步---》線程的做事順序，非同步和同步是相對的
- 同步為一個線程必須做完一件之後，通知再做下一件
- 非同步為不必做完一件之後，再做下一件，可以一次性做多個，做完通知一下
- 同步和互斥--》兩者的角度不同
- 同步按照一定的順序執行，訪問者對資源的有序訪問。
- 互斥：同一個資源同一時間只有一個訪問者可以進行訪問，其他訪問者需要等前一個訪問者訪問結束才可以開始訪問該資源。但互斥無法限制訪問者對資源的訪問順序，即訪問是無序的。
- 總結：同步是一種更為複雜的互斥，而互斥是一種特殊的同步。
3.常用使用形式----》用途
- 阻塞IO模型：阻塞socket
- 進程阻塞掛起不消耗CPU資源，及時響應每個操作；
- 實現難度低、開發應用較容易；
- 適用併發量小的網路應用開發；
- 非阻塞IO模型：socket是非阻塞的方式，超時處理
- 進程輪詢（重覆）調用，消耗CPU的資源；
- 實現難度低、開發應用相對阻塞IO模式較難；
- 適用併發量較小、且不需要及時響應的網路應用開發；
- IO復用模型 ：select、poll、epoll三種方案，nginx都可以選擇使用這三個方案
- 專一進程解決多個進程IO的阻塞問題，性能好；Reactor模式;
- 實現、開發應用難度較大；
- 適用高併發服務應用開發：一個進程（線程）響應多個請求
- 信號驅動的IO模型：信號機制不可控，不建議應用於服務層(業務層)
- 回調機制，實現、開發應用難度大；
- 非同步IO：高性能伺服器應用
- 不阻塞，數據一步到位；Proactor模式；
- 需要操作系統的底層支持，LINUX 2.5 版本內核首現，2.6 版本產品的內核標準特性；
- 實現、開發應用難度大；
- 非常適合高性能高併發應用；
4.拓展
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在網路編程中，為什麼使用IO多路復用，而不是非同步IO？
1.非同步IO處於內核空間中，回調函數在用戶空間中,從系統空間回調到用戶空間
2.內核和用戶空間之間會觸發0x80中斷,系統調用過程，用戶空間經過80中斷進入系統空間代碼，比如open()
3.網路編程中的fd數量有NN多個，會有NN多個callback，因此會頻繁觸發80中斷
4.這會導致80中斷隊列崩潰
5.aio的缺陷，但是仍然好用，可以用在磁碟文件讀寫，即不需要大量IO使用，幾十個等
5.相關聯的，相對比的技術
6.參考資料
看一遍就理解：IO模型詳解 - 掘金 (juejin.cn)
