IO模型

一：blocking IO（阻塞IO）

在linux中，默认情况下所有的socket都是blocking；

import socket

sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SQL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)#操作系统会在服务器socket被关闭或服务器进程终止后马上释放该服务器的端口，否则操作系统会保留几分钟该端口
sock.bind(("127.0.0.1",9090))#绑定IP地址和端口
sock.listen(5)#设置挂起的链接数
while 1:#链接循环
    conn,sddr=sock.accept()
    print("链接：",conn)
    while 1:#通信循环
        try:#针对window系统里的链接断开所引发的异常
            data=conn.recv(1024)
            if not data:continue#应对linux系统，当客户端断开链接，会不断的收空消息
            print(data.decode("utf8"))

        except Exception:

 blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段都被block；

二：non-blocking IO(非阻塞IO)

 

import socket
sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SQL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
sock.bind(("127.0.0.1",8080))
sock.listen(5)
sock.setblocking(False)#默认是True
while 1:
    try:
        conn,addr=sock.accept()#当内核没有返回数据的时候，就返回错误
        print("conn：",conn)
        data=conn.recv(1024)#当内核没有返回数据的时候，就返回错误
        print(str(data,"utf8"))
    except Exception as e:
        print(e)

 总结：可以发送多次系统调用

优点：wait for data时无阻塞

缺点：<1>:系统调用太多<2>：数据不是实时接收

copy data:阻塞

三：multiplexing(IO多路复用）监听多个连接

import socket
import select

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.bind(("127.0.0.1", 8080))
sock.listen(5)
sock.setblocking(False)

inputs = [
    sock,
]

while 1:
    r, w, e = select.select(inputs, [], [])#数据被拷贝到用户空间后，内核空间数据清除，然后继续监听内核空间，如有再有数据发过来，就发生了从0到有的变化
    for obj in r:
        if obj == sock:
            conn, addr = obj.accept()#当select到消息后，再去取内核里的数据,如果不取，就一直在内核空间
            inputs.append(conn)
            print("conn：",conn)
        else:
            try:#在window上，子链接断开触发的异常
                data = obj.recv(1024)#当select到消息后，再去取内核里的数据,如果不取，就一直在内核空间
                if not data:#linux上，子链接断开，会收到一个空
                    inputs.remove(obj)#删除子链接
                    continue
                print(data.decode("utf8"))
                send_data = input(">>> ")
                obj.send(send_data.encode("utf8"))
            except Exception:
                inputs.remove(obj)#删除子链接

 

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接收accept()或recv()来让kernel将位于内核中准备到的数据copy到用户区；

2: select的优势在于可以处理多个连接，不适用于单个连接；

对于文件描述符（套接字对象）：①是一个非零整数，不会改变；②收发数据的时候，对于接收端而言，数据先到内核空间，然后copy到用户空间，同时、内核空间数据清除；

特点：1：全程（wait for data,copy)阻塞
      2：能监听多个文件描述符（链接）,实现并发
四：Asynchronous I/O(异步IO)全程无阻塞

异步IO在请求完成时，通过将文件句柄设为有信号状态来通知应用程序，或者应用程序通过GetOverlappedResult察看IO请求是否完成，也可以通过一个事件对象来通知应用程序;
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：IO模型比较分析

阻塞IO：会一直阻塞住主进程直到操作完成

非阻塞IO：当内核准备数字中，会立即返回（如果没数据，就返回错误）

同步：在waitting for data 或者copy data的任意一个阶段有阻塞，就是同步的

异步：全程无阻塞

加深理解：
http://www.cnblogs.com/yuanchenqi/articles/6755717.html

http://www.cnblogs.com/Anker/p/3254269.html

https://www.zhihu.com/question/19732473?sort=created&page=2

IO在计算机中指Input/Output，也就是输入和输出；由于程序和运行时数据是在内存中驻留，由CPU这个超快的计算核心来执行，涉及到数据交换的地方，通常是磁盘、网络等，就需要IO接口。