【Linux网络编程】深入理解Linux五种网络IO模型

相信很多从事linux后台开发工作的都接触过同步&异步、阻塞&非阻塞这样的概念，也相信都曾经产生过误解，比如认为同步就是阻塞、异步就是非阻塞，下面我们先剖析下这几个概念分别是什么含义。

同步：
所谓同步，就是在发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。也就是必须一件一件事做,等前一件做完了才能做下一件事。

例如普通B/S模式（同步）：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回这个期间客户端浏览器不能干任何事

异步：
异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。

例如 ajax请求（异步）: 请求通过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然可以作其他事情）->处理完毕

阻塞：
阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起（线程进入非可执行状态，在这个状态下，cpu不会给线程分配时间片，即线程暂停运行）。函数只有在得到结果之后才会返回。

有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来，实际上他是不同的。对于同步调用来说，很多时候当前线程还是激活的，只是从逻辑上当前函数没有返回,它还会抢占cpu去执行其他逻辑，也会主动检测io是否准备好。

非阻塞
非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能立刻得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立刻返回。

再简单点理解就是：

1. 同步，就是我调用一个功能，该功能没有结束前，我死等结果。
2. 异步，就是我调用一个功能，不需要知道该功能结果，该功能有结果后通知我（回调通知）
3. 阻塞，就是调用我（函数），我（函数）没有接收完数据或者没有得到结果之前，我不会返回。
4. 非阻塞，就是调用我（函数），我（函数）立即返回，通过select通知调用者

同步IO和异步IO的区别就在于：数据拷贝的时候进程是否阻塞

阻塞IO和非阻塞IO的区别就在于：应用程序的调用是否立即返回

综上可知，同步和异步,阻塞和非阻塞,有些混用,其实它们完全不是一回事,而且它们修饰的对象也不相同。

2、五种IO模型

在了解了同步与异步、阻塞与非阻塞概念后，我们来讲讲linux的五种IO模型：

1)阻塞I/O（blocking I/O）
2)非阻塞I/O （nonblocking I/O）
3) I/O复用(select 和poll) （I/O multiplexing）
4)信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）
5)异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）

其中前4种都是同步，最后一种才是异步。

2.1、阻塞I/O

应用程序调用一个IO函数，导致应用程序阻塞，等待数据准备好。如果数据没有准备好，一直等待….数据准备好了，从内核拷贝到用户空间,IO函数返回成功指示。

阻塞I/O模型图：在调用recv()/recvfrom（）函数时，发生在内核中等待数据和复制数据的过程。

当调用recv()函数时，系统首先查是否有准备好的数据。如果数据没有准备好，那么系统就处于等待状态。当数据准备好后，将数据从系统缓冲区复制到用户空间，然后该函数返回。在套接应用程序中，当调用recv()函数时，未必用户空间就已经存在数据，那么此时recv()函数就会处于等待状态。

2.2、非阻塞I/O

非阻塞IO通过进程反复调用IO函数（多次系统调用，并马上返回）；在数据拷贝的过程中，进程是阻塞的

我们把一个SOCKET接口设置为非阻塞就是告诉内核，当所请求的I/O操作无法完成时，不要将进程睡眠，而是返回一个错误。这样我们的I/O操作函数将不断的测试数据是否已经准备好，如果没有准备好，继续测试，直到数据准备好为止。在这个不断测试的过程中，会大量的占用CPU的时间。

2.3、IO复用

主要是select和epoll；对一个IO端口，两次调用，两次返回，比阻塞IO并没有什么优越性；关键是能实现同时对多个IO端口进行监听； I/O复用模型会用到select、poll、epoll函数，这几个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞I/O所不同的的，这两个函数可以同时阻塞多个I/O操作。而且可以同时对多个读操作，多个写操作的I/O函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用I/O操作函数。

2.4、信号驱动IO

首先我们允许套接口进行信号驱动I/O,并安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞。当数据准备好时，进程会收到一个SIGIO信号，可以在信号处理函数中调用I/O操作函数处理数据。

2.4、异步IO

当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者的输入输出操作

最后，总结比较下五种IO模型：

【Linux网络编程】深入理解Linux五种网络IO模型相关推荐

《Linux游戏编程》——理解Linux文件系统标准
Linux游戏编程 Programming Linux Games [美]John R. Hall 著作者:[美]John R. Hall 单位:Loki Software, Inc. 时间:200 ...
linux的socket模型有哪些,异步io 编程 Linux Socket五种I/O模型(zhuan(3)
需要说明的是并非所有的Windows SocketsAPI在非阻塞模式下调用,都会返回WSAEWOULDBLOCK错误.例如,以非阻塞模式的套接字为参数调用bind()函数时,就不会返回该错误代码.当 ...
Linux 五种I/O模型
1. 概念理解在进行网络编程时,我们常常见到同步(Sync)/异步(Async),阻塞(Block)/非阻塞(Unblock)四种调用方式: 同步: 所谓同步,就是在发出一个功能调用时, ...
因为取了个快递我搞懂了五种网络IO模型
五种网络IO模型目录前段时间,我有个朋友因为拿快递和家里闹别扭了,今天我就借这事来讲讲五大网络模型阻塞IO模型第一天: 刘:今天因为拿快递被我妈骂了一顿我:说来听听刘:我本来在家里打扫家务 ...
深刻理解linux进程间通信 pdf,深刻理解Linux进程间通信.doc
深刻理解Linux进程间通信.doc 深刻理解 Linux 进程间通信(IPC)级别初级郑彦兴国防科大计算机学院 2002 年 12 月 11 日一个大型的应用系统,往往需要众多进程协作,进程 ...
嵌入式学习之linux系统编程----1 了解linux编程并且在ubuntu以及ARM上运行测试程序
1.何为linux系统编程? linux系统编程也称为linux下的高级编程,它介于应用层与驱动层之间. 一般来说分为三个层面,分别是:应用层(写一个qt程序或者c程序就属于是应用层面).驱动层(比如 ...
五种网络IO模型:阻塞式IO 非阻塞式IO IO复用(IO multiplexing) 信号驱动式IO 异步IO
文章目录五种网络IO模型举例说明阻塞式I/O模型非阻塞式I/O I/O多路复用信号驱动式I/O 异步I/O 比较结果总结同步异步阻塞非阻塞阻塞/非阻塞: 同步/异步: 举例子:小 ...
I/O模型之一：Unix的五种I/O模型
目录: <I/O模型之一:Unix的五种I/O模型> <I/O模型之二:Linux IO模式及 select.poll.epoll详解> <I/O模型之三:两种高性能 I ...
同步I/O、异步I/O、阻塞I/0、非阻塞I/O、五种I/O模型、高性能网络模型
10.I/O相关概念 https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/6525396.html 10.1.同步和异步同步就是:如果有多个任务或者事件要发生,这些任务或者事件必须 ...
Windows Socket五种I/O模型——代码全攻略
如果你想在Windows平台上构建服务器应用,那么I/O模型是你必须考虑的.Windows操作系统提供了选择(Select).异步选择(WSAAsyncSelect).事件选择(WSAEventSel ...

【Linux网络编程】深入理解Linux五种网络IO模型

【Linux网络编程】深入理解Linux五种网络IO模型相关推荐

最新文章

热门文章