阻塞I/O

???????? Socket設(shè)置為阻塞模式，當(dāng)socket不能立即完成I/O操作時，進程或線程進入等待狀態(tài)，直到操作完成。如下圖：

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???????? 這種模型非常經(jīng)典，也被廣泛使用，優(yōu)勢在于非常簡單，等待的過程中占用的系統(tǒng)資源微乎其微，程序調(diào)用返回時，必定可以拿到數(shù)據(jù)；

???????? 但簡單也帶來一些缺點，程序在數(shù)據(jù)到來并準(zhǔn)備好以前，不能進行其他操作，需要有一個線程專門用于等待，這種代價對于需要處理大量連接的服務(wù)器而言，是很難接受的；

非阻塞I/O

???????? 把socket設(shè)置成非阻塞模式，與阻塞模式不同的是：無數(shù)據(jù)時，也不會進入等待，而是立即返回特定錯誤，如下圖：

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這種模式在沒有數(shù)據(jù)可以接收時，可以進行其他的一些操作，比如有多個socket時，可以去查看其他socket有沒有可以接收的數(shù)據(jù)；

實際應(yīng)用中，這種I/O模型的直接使用并不常見，因為它需要不停的查詢，而這些查詢大部分會是無必要的調(diào)用，白白浪費了系統(tǒng)資源；

非阻塞I/O應(yīng)該算是一個鋪墊，為I/O復(fù)用和信號驅(qū)動奠定了非阻塞使用的基礎(chǔ)。

I/O復(fù)用

???????? I/O復(fù)用模型能讓一個或多個socket可讀或可寫準(zhǔn)備好時，應(yīng)用能被通知到；I/O復(fù)用模型早期用select實現(xiàn)，它的工作流程如下圖：

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???????? 這種模型的使用場景一般有這樣一個共同特點：都有多個socket需要處理，這樣能在獲取I/O事件時復(fù)用同一個等待機制。比如監(jiān)聽服務(wù)器，既要處理監(jiān)聽的socket，又要處理連接的socket。

???????? I/O復(fù)用是應(yīng)用場景較多的一種模式，socket連接數(shù)多時，大多會采用它。除了select以外，I/O復(fù)用的還可以用poll、epoll、kqueue（freebsd）來實現(xiàn)，后兩者在處理大量連接時性能上有很大的提高。

信號驅(qū)動

???????? 信號驅(qū)動模型是在socket準(zhǔn)備好的時候用信號的方式進行通知，然后應(yīng)用程序從內(nèi)核讀取數(shù)據(jù)。

???????? 然而，對于socket，SIGIO觸發(fā)意味著多種可能，對于UDP有兩種，對于TCP，則有7種，要想?yún)^(qū)分是何種操作引起的signal都是一件困難的事情，所以這種模型很少被實用，直到內(nèi)核2.3起，引入了POSIX RT-Signal機制以后，這一現(xiàn)象得到些許改善。

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異步I/O

???????? 在標(biāo)準(zhǔn)Unix下，異步I/O是由“aio_XXX”接口提供的，它把一個信號和值與每一個I/O操作關(guān)聯(lián)起來。異步I/O是POSIX 1003.1b實時標(biāo)準(zhǔn)的擴展，也屬于Single Unix Specification，version 2。

???????? 幾年前，Ben LaHaise實現(xiàn)了Linux AIO，合并到了2.5.32的內(nèi)核中，在2.6時它正式成為標(biāo)準(zhǔn)特性。然而，令人遺憾的是，它目前還不支持對socket的操作，相信不久以后會完善起來。

???????? 異步I/O的模型與I/O復(fù)用和信號驅(qū)動頗有些相似，但最大的區(qū)別是：信號到達時，I/O操作已經(jīng)由內(nèi)核完成，應(yīng)用只需要繼續(xù)處理數(shù)據(jù)就好；

???????? POSIX的AIO的操作流程如下：

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的网络编程模型综述 之 UNIX网络I/O模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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