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IO模型

在水一方
2022-02-22 / 0 评论 / 0 点赞 / 215 阅读 / 977 字 / 正在检测是否收录...

IO模型这部分的知识点目前是一个盲区,对于这部分的知识点也记录一下,先有一个感性的认识,后面再慢慢理解

阻塞IO模型

最传统的一种 IO 模型,即在读写数据过程中会发生阻塞现象。当用户线程发出 IO 请求之后,内核会去查看数据是否就绪,如果没有就绪就会等待数据就绪,而用户线程就会处于阻塞状态,用户线程交出 CPU。当数据就绪之后,内核会将数据拷贝到用户线程,并返回结果给用户线程,用户线程才解除 block 状态。典型的阻塞 IO 模型的例子为:data = socket.read();如果数据没有就绪,就会一直阻塞在 read 方法

非阻塞 IO 模型

当用户线程发起一个 read 操作后,并不需要等待,而是马上就得到了一个结果。如果结果是一个error 时,它就知道数据还没有准备好,于是它可以再次发送 read 操作。一旦内核中的数据准备好了,并且又再次收到了用户线程的请求,那么它马上就将数据拷贝到了用户线程,然后返回。所以事实上,在非阻塞 IO 模型中,用户线程需要不断地询问内核数据是否就绪,也就说非阻塞 IO不会交出 CPU,而会一直占用 CPU。典型的非阻塞 IO 模型一般如下:

多路复用 IO 模型

信号驱动 IO 模型

异步 IO 模型

异步 IO 模型才是最理想的 IO 模型,在异步 IO 模型中,当用户线程发起 read 操作之后,立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面,从内核的角度,当它受到一个 asynchronous read 之后,它会立刻返回,说明 read 请求已经成功发起了,因此不会对用户线程产生任何 block。然后,内核会等待数据准备完成,然后将数据拷贝到用户线程,当这一切都完成之后,内核会给用户线程发送一个信号,告诉它 read 操作完成了。也就说用户线程完全不需要实际的整个 IO 操作是如何进行的,只需要先发起一个请求,当接收内核返回的成功信号时表示 IO 操作已经完成,可以直接去使用数据了。也就说在异步 IO 模型中,IO 操作的两个阶段都不会阻塞用户线程,这两个阶段都是由内核自动完成,然后发送一个信号告知用户线程操作已完成。用户线程中不需要再次调用 IO 函数进行具体的读写。这点是和信号驱动模型有所不同的,在信号驱动模型中,当用户线程接收到信号表示数据已经就绪,然后需要用户线程调用 IO 函数进行实际的读写操作;而在异步 IO 模型中,收到信号表示 IO 操作已经完成,不需要再在用户线程中调用 IO 函数进行实际的读写操作。

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