1.同步:我客戶端(C端調(diào)用者)一個(gè)功能,該功能沒有結(jié)束前,我死等結(jié)果。
2.異步:我(c端調(diào)用者)調(diào)用一個(gè)功能,不知道該功能結(jié)果,該功能有結(jié)果后通知我,即回調(diào)通知
3.阻塞:就是調(diào)用我(s端被調(diào)用者,函數(shù)),我(s端被調(diào)用者,函數(shù))沒有完全接受完數(shù)據(jù)或者沒有得到結(jié)果之前,我不會(huì)返回。
4.非阻塞:就是調(diào)用我(s端被調(diào)用者,函數(shù)),我(s端被調(diào)用者,函數(shù))立即返回,得出結(jié)果后通知調(diào)用者
五種I/O模型
(1) 阻塞I/O (Blocking I/O)
![](/d/20211017/4534f911c834a5c25e7624ec03c7a1cb.gif)
當(dāng)用戶進(jìn)程進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí),內(nèi)核就開始了I/O的第一個(gè)階段,準(zhǔn)備數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)中,當(dāng)數(shù)據(jù)都準(zhǔn)備完成后,則將數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)中拷貝到用戶進(jìn)程的內(nèi)存中,這時(shí)用戶進(jìn)程才解除block的狀態(tài)重新運(yùn)行。
(2) 非阻塞I/O (Non-Blocking I/O)
![](/d/20211017/ce77226aee36d8c9fce26a318f81d7a6.gif)
用戶進(jìn)程只有在第二個(gè)階段被阻塞了,而第一個(gè)階段沒有阻塞,但是在第一個(gè)階段中,用戶進(jìn)程不需要盲等,不停的去輪詢內(nèi)核,看數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好了,因此該模型是比較消耗CPU的。
(3) I/O復(fù)用(I/O Multiplexing)
![](/d/20211017/1d5fb330ac3c847f7161eb28c2962eb1.gif)
I/O執(zhí)行的兩個(gè)階段都是用戶進(jìn)程都是阻塞的,但是兩個(gè)階段是獨(dú)立的,在一次完整的I/O操作中,該用戶進(jìn)程是發(fā)起了兩次系統(tǒng)調(diào)用。和阻塞I/O不同的是第一段可以等待多個(gè)描述符就緒
(4) 信號(hào)驅(qū)動(dòng)的I/O (Signal Driven I/O)
![](/d/20211017/fb3c816ca5e3ce1ee3d5fc230a5b250a.gif)
只有在I/O執(zhí)行的第二階段阻塞了用戶進(jìn)程,而在第一階段是沒有阻塞的。該模型在I/O執(zhí)行的第一階段,當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成之后,會(huì)主動(dòng)的通知用戶進(jìn)程數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備完成,即對(duì)用戶進(jìn)程做一個(gè)回調(diào)。該通知分為兩種,一為水平觸發(fā),即如果用戶進(jìn)程不響應(yīng)則會(huì)一直發(fā)送通知,二為邊緣觸發(fā),即只通知一次。
(5) 異步I/O (Asynchrnous I/O)
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當(dāng)用戶進(jìn)程發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用后,立刻就可以開始去做其它的事情,然后直到I/O執(zhí)行的兩個(gè)階段都完成之后,內(nèi)核會(huì)給用戶進(jìn)程發(fā)送通知,告訴用戶進(jìn)程操作已經(jīng)完成了。
I/O多路復(fù)用技術(shù)
select
(1).select()的機(jī)制中提供一fd_set的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),每一個(gè)元素都能與一打開的文件句柄(不管是Socket句柄,還是其他 文件或命名管道或設(shè)備句柄)建立聯(lián)系,建立聯(lián)系的工作由程序員完成, 當(dāng)調(diào)用select()時(shí),由內(nèi)核根據(jù)IO狀態(tài)修改fd_set的內(nèi)容,由此來通知執(zhí)行了select()的進(jìn)程哪一Socket或文件可讀或可寫。主要用于Socket通信當(dāng)中。
(2).程序執(zhí)行select后,如果沒有數(shù)據(jù)輸入,程序會(huì)一直等待(阻塞時(shí)),直到有數(shù)據(jù)為止,也就是程序中無需循環(huán)和sleep。
(3).每次調(diào)用select,都需要把fd_set集合從用戶態(tài)拷貝到內(nèi)核態(tài),這個(gè)開銷在fd_set很多時(shí)會(huì)很大
(4).同時(shí)每次調(diào)用select都需要在內(nèi)核遍歷傳遞進(jìn)來的所有fd_set,這個(gè)開銷在fd_set很多時(shí)也很大
(5).select支持的文件描述符數(shù)量太小了,默認(rèn)是1024
poll
(1).poll的實(shí)現(xiàn)和select非常相似,只是描述fd_set集合的方式不同,poll使用pollfd鏈表結(jié)構(gòu)而不是select的fd_set結(jié)構(gòu),其他的都差不多。
(2).監(jiān)視描述符個(gè)數(shù)無上限;
epoll/kqueue
(1).監(jiān)視描述符個(gè)數(shù)無上限;
(2).效率提升,不是輪詢的方式,不會(huì)隨著fd數(shù)目的增加效率下降。只有活躍可用的fd才會(huì)調(diào)用callback函數(shù);即epoll/kqueue最大的優(yōu)點(diǎn)就在于它只管你“活躍”的連接,而跟連接總數(shù)無關(guān),因此在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,epoll/kqueue的效率就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于select和poll。
(3).內(nèi)存拷貝,利用mmap()文件映射內(nèi)存加速與內(nèi)核空間的消息傳遞;
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