I/O模型简述

一、什么是I/O

　　宏观上讲，I/O是信息处理系统（例如计算机）与外部世界（可能是人或其他信息处理系统）之间的通信。输入(Input)是系统接收的信号或数据，输出(Output)是从其发送的信号或数据。另一方面，在某一个信息处理系统内部，各部件或组件之间的通信也时刻离不开着I/O。

二、I/O模型

　　在介绍I/O模型前，先介绍几个与I/O模型有关的概念：阻塞、非阻塞、复用、信号驱动、同步、异步。

　　1.阻塞：在被调用者返回消息之前，调用者一直被挂起(深睡眠)，直到被调用者返回消息，调用者才继续往下工作。

　　2.非阻塞：在被调用者返回消息之前，调用者不会被挂起，但会一次次询问被调用者。

　　3.同步：等待被调用者返回消息前不做其他事。

　　4.异步：被调用者将自己的运行状态通过状态、通知、或回调机制通知调用者。

　　5.复用：通过I/O复用器来管理I/O，从而实现异步非阻塞。

　　6.信息驱动：进程不再等待内核态的数据准备好，直接可以去做别的事情。

　　以一次文件I/O请求为例，一般I/O请求分为两部分，如下图所示：

　　用户空间的进程想要读取磁盘中的数据，大致会产生这么两个过程：

　　1.由内核调用磁盘数据，将磁盘数据写入内核内存；

　　2.再由用户进程向内核内存调用至用户空间进程的空间内存。

　　I/O类型：

　　如果过程①和过程②都阻塞，就称为阻塞型I/O；如果过程①非阻塞二过程②阻塞，则程为非阻塞型I/O；如果过程①和过程②都为非阻塞则称为异步非阻塞型I/O。

　　除以上模型之外还有复用型I/O和信号驱动型I/O：

　　复用型I/O：用select, poll, epoll监听多个io对象，当io对象有变化（有数据）的时候就通知用户进程。

　　信号驱动I/O：由内核通知我们何时可以启动一个I/O操作，而异步I/O模型是由内核通知我们I/O操作完成。