IO多路复用
io模型介绍:
为了更好地了解IO模型,我们需要事先回顾下:同步、异步、阻塞、非阻塞
同步(synchronous) IO和异步(asynchronous) IO,阻塞(blocking) IO和非阻塞(non-blocking)IO分别是什么,到底有什么区别?这个问题其实不同的人给出的答案都可能不同,比如wiki,就认为asynchronous IO和non-blocking IO是一个东西。这其实是因为不同的人的知识背景不同,并且在讨论这个问题的时候上下文(context)也不相同。所以,为了更好的回答这个问题,我先限定一下本文的上下文。
本文讨论的背景是Linux环境下的network IO。本文最重要的参考文献是Richard Stevens的“UNIX® Network Programming Volume 1, Third Edition: The Sockets Networking ”,6.2节“I/O Models ”,Stevens在这节中详细说明了各种IO的特点和区别,如果英文够好的话,推荐直接阅读。Stevens的文风是有名的深入浅出,所以不用担心看不懂。本文中的流程图也是截取自参考文献。
Stevens在文章中一共比较了五种IO Model: * blocking IO 阻塞IO * nonblocking IO 非阻塞IO * IO multiplexing IO多路复用 * signal driven IO 信号驱动IO * asynchronous IO 异步IO 由signal driven IO(信号驱动IO)在实际中并不常用,所以主要介绍其余四种IO Model。
再说一下IO发生时涉及的对象和步骤。对于一个network IO (这里我们以read举例),它会涉及到两个系统对象,一个是调用这个IO的process (or thread),另一个就是系统内核(kernel)。当一个read操作发生时,该操作会经历两个阶段:
#1)等待数据准备 (Waiting for the data to be ready)
#2)将数据从内核拷贝到进程中(Copying the data from the kernel to the process)
io多路复用几种机制:
select模型 :

轮询的方方式获取每个对象的状态
poll模型:

底层数据结构与select不同,能够存储更多的对象,也是采用轮询的机制
epoll模型:

不采用轮询的方式来获取每个对象的状态,而是采用回调函数的方式
所以在wait for data 阶段,一收到数据就可以立即通知应用程序
提高了效率,也减轻了操作系统的负担
什么是io多路复用:
操作系统提供的代理,监听网络对象的IO操作
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