前言

五种IO的模型：阻塞IO（blocking）、非阻塞IO（non-blocking）、多路复用IO（multiplexing）、信号驱动IO（Signal ）、异步IO（asynchronous）

对于一个应用程序即一个操作系统进程来说，它既有内核空间(与其他进程共享),也有用户空间(进程私有)，它们都是处于虚拟地址空间中。用户进程是无法访问内核空间的，它只能访问用户空间，通过用户空间去内核空间复制数据，然后进行处理。

参考资料

图解网络io模型：https://www.itzhai.com/articles/necessary-knowledge-of-network-programming-graphic-socket-core-insider-and-five-io-models.html

IO是什么

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IO (Input/Output，输入/输出)：即数据的读取（接收）或写入（发送）操作，通常用户进程中的一个完整IO分为两阶段：用户进程空间<–>内核空间、内核空间<–>设备空间（磁盘、网络等）。IO有内存IO、网络IO和磁盘IO三种，通常我们说的IO指的是后两者。

LINUX中进程无法直接操作I/O设备，其必须通过系统调用请求kernel来协助完成I/O动作；内核会为每个I/O设备维护一个缓冲区。

对于一个输入操作来说，进程IO系统调用后，内核会先看缓冲区中有没有相应的缓存数据，没有的话再到设备中读取，因为设备IO一般速度较慢，需要等待；内核缓冲区有数据则直接复制到进程空间。

所以，对于一个网络输入操作通常包括两个不同阶段：

  • 等待网络数据到达网卡→读取到内核缓冲区，数据准备好；
  • 从内核缓冲区复制数据到进程空间。

5种IO模型

阻塞io(同步io)：

发起请求就一直等待，直到数据返回。好比你去商场试衣间，里面有人，那你就一直在门外等着。(全程阻塞)

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非阻塞io(同步io)：

不管有没有数据都返回，没有就隔一段时间再来请求，如此循环。好比你要喝水，水还没烧开，你就隔段时间去看一下饮水机，直到水烧开为止。(复制数据时阻塞)

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io复用(同步io)：

I/O是指网络I/O,多路指多个TCP连接(即socket或者channel）,复用指复用一个或几个线程。意思说一个或一组线程处理多个连接。比如课堂上学生做完了作业就举手，老师就下去检查作业。(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，可以同时对多个读/写操作的IO函数进行轮询检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用IO操作函数。)

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信号驱动io(同步io)：

事先发出一个请求，当有数据后会返回一个标识回调，这时你可以去请求数据。好比银行排号，当叫到你的时候，你就可以去处理业务了(复制数据时阻塞)。

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异步io：

发出请求就返回，剩下的事情会异步自动完成，不需要做任何处理。好比有事秘书干，自己啥也不用管。

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总结：

五种IO的模型：阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO、信号驱动IO和异步IO；前四种都是同步IO，在内核数据copy到用户空间时都是阻塞的。

阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步，发起IO请求是否会被阻塞，如果会那就是传统的阻塞IO，如果不会那就是非阻塞IO。

同步IO和异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞，如果实际的IO读写阻塞请求进程，那么就是同步IO；如果不阻塞，而是操作系统帮你做完IO操作再将结果返回给你，那么就是异步IO

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