linux 下的五種I/O模型
Linux下的五種I/O通訊模型
同步，非同步，阻塞，非阻塞的概念
首先，需要明確的一個問題就是，通常程式是執行在使用者態下，如果需要進行I/O操作，那麼就會發出系統呼叫（System call），由使用者態轉變為核心態，由作業系統去完成I/O操作，實際上應用程式本身沒有權利操作I/O。
同步和非同步：都是針對應用程式和作業系統之間互動而言的。同步的話，如果上層應用程式不主動詢問作業系統的話，作業系統不會主動通知應用程式。非同步的話，作業系統主動通知應用程式。 阻塞：如果條件不滿足的話，作業系統將應用執行緒掛起或者休眠，此時應用執行緒處於阻塞狀態，只有當資料準備好之後或者資料已經從核心空間拷貝到使用者空間，作業系統通知執行緒，此為喚醒執行緒。 非阻塞：如果條件不滿足的話，該方法不會阻塞當前執行緒，而是立即返回一個標誌資訊（資料還沒有準備好），或者timeout之後返回，此時應用執行緒還可以進行其他的操作。
要注意的問題：同步不等同於阻塞，同步呼叫的時候，即便呼叫不返回，但是應用執行緒還處於執行態，還可以做一些其它的事情。而阻塞呼叫時，應用執行緒處於阻塞的狀態。
阻塞I/O模型
應用程式呼叫I/O函式，應用執行緒會阻塞，直到資料準備好為止。如果資料沒有準備好，則應用執行緒一直等待。
非阻塞I/O模型
非阻塞I/O通過應用執行緒反覆呼叫I/O函式（多次呼叫，立即返回）；在資料拷貝階段，執行緒還是阻塞的。
我們把socket套接字介面設定為非阻塞的時候，就是告訴作業系統，在沒有資料的時候，不要把我掛起或者休眠，而是返回一個錯誤訊號。
多路複用I/O模型
多路複用I/O模型是目前使用比較多的模型。Java nio實際上就是這種模型。所謂的多路複用，可以理解為在一個應用執行緒裡可以處理多個socket連線，或者同一個埠接受來自多個客戶端的請求（連線，讀，寫）
多路複用IO與傳統的非阻塞IO的區別在於，在傳統的非阻塞IO中，由使用者執行緒去輪詢socket的狀態，而在多路複用IO中，由核心去輪詢向select註冊的socket的狀態。所以多路複用IO需要作業系統的支援。
訊號驅動I/O
在訊號驅動IO模型中，當用戶執行緒發起一個IO請求操作的時候，會給對應的socket註冊一個訊號函式，然後使用者執行緒繼續執行，當核心資料準備就緒時，會給使用者執行緒傳送一個訊號。使用者執行緒接收到訊號之後，便在訊號函式中呼叫IO讀寫操作進行實際的IO請求操作。
非同步I/O模型
非同步IO模型才是最理想的IO模型，在非同步IO模型中，當用戶執行緒發起read操作之後，立刻就可以開始去做其它的事。而另一方面，從核心的角度，當它受到一個asynchronous read之後，它會立刻返回，說明read請求已經成功發起了，因此不會對使用者執行緒產生任何block。然後，核心會等待資料準備完成，然後將資料拷貝到使用者執行緒，當這一切都完成之後，核心會給使用者執行緒傳送一個訊號，告訴它read操作完成了。也就說使用者執行緒完全不需要實際的整個IO操作是如何進行的，只需要先發起一個請求，當接收核心返回的成功訊號時表示IO操作已經完成，可以直接去使!](
注：linux中並不存在真正的非同步IO，而是通過多路複用的方式去模擬非同步IO。