I/O模型

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I/O操作

1.查看数据是否准备就绪

2.拷贝数据（将数据从内核拷贝到用户线程）

阻塞I/O：某个事件或任务执行过程中，发出一个请求操作，如果该操作的条件不满足，则会一直等待，直到条件满足。

非阻塞I/O：某个事件或任务执行过程中，发出一个请求操作，如果该操作的条件不满足，则会返回一个标志信息告知条件不满足，不会一直等待。

阻塞I/O和非阻塞I/O的区别在于第一阶段，如果数据没有准备就绪，在查看数据是否就绪的过程中是一直等待，还是返回标志性信息。

同步I/O：当用户发出I/O请求操作，如果数据没有准备就绪，需要通过用户线程或内核不断去轮询数据是否准备就绪，当数据就绪时，再将数据从内核拷贝到用户线程。

异步I/O：只有I/O请求操作由用户线程发出，I/O操作的两个阶段都是由内核自动完成，然后发送通知告知用户线程IO操作已经完成。在异步IO中，不会对用户线程产生任何阻塞。

同步I/O、异步I/O的关键区别在于数据拷贝阶段是用户线程完成还是内核完成，所以异步必须有操作系统底层的支持。

当用户线程发出I/O请求之后，内核查看数据是否就绪，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。

data = socket.read()

当用户线程发出I/O请求后，内核查看数据是否就绪，如果没有就返回标志信息，用户线程就知道数据没有准备就绪，可以再次发起I/O请求直到数据就绪，将数据由内核拷贝到用户线程，然后返回。

在非阻塞I/O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I/O不会交出CPU，而会一直占用CPU。

while True:
    data = socket.read()
    if data:
        break

在多路复用I/O模型中，会有一个线程不断去轮询多个socket的状态，只有当socket真正有读写事件时，才真正调用实际的I/O读写操作。因为在多路复用I/O模型中，只需要使用一个线程就可以管理多个socket，系统不需要建立新的进程或者线程，也不必维护这些线程和进

程，并且只有在真正有socket读写事件进行时，才会使用I/O资源，所以它大大减少了资源占用。

另外多路复用I/O为何比非阻塞IO模型的效率高是因为在非阻塞I/O中，不断地询问socket状态是通过用户线程去进行的，而在多路复用I/O中，轮询每个socket状态是内核在进行的，这个效率要比用户线程要高的多。

在信号驱动I/O模型中，当用户线程发起一个I/O请求操作，会给对应的socket注册一个信号函数，然后用户线程会继续执行，当内核数据就绪时会发送一个信号给用户线程，用户线程接收到信号之后，便在信号函数中调用IO读写操作来进行实际的I/O请求操作。

在异步I/O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，当它收到一个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知道实际的整个I/O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I/O操作已经完成，可以直接去使

数据了。

在异步I/O模型中，I/O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I/O函数进行实际的读写操作；而在异步I/O模型中，收到信号表示I/O操作已经完成，不需要再在用户线程中调用I/O函数进行实际的读写操作。

前面四种IO模型实际上都属于同步I/O，只有最后一种是真正的异步I/O，因为无论是多路复用I/O还是信号驱动模型，I/O操作的第2个阶段都会引起用户线程阻塞，也就是内核进行数据拷贝的过程都会让用户线程阻塞。

posted @ 2019-06-13 11:37 fifa大西瓜阅读(104) 评论(0) 收藏举报

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