高性能server框架--I/O模型

socket在创建的时候默认是堵塞的。我们能够通过socket系统调用的第二个參数传递SOCK_NONBLOCK标志，或者通过fcntl系统调用的F_SETFL命令，将其设置为非堵塞的。

堵塞和非堵塞的概念能应用与全部文件描写叙述符。不不过socket,我们称堵塞的文件描写叙述符为堵塞I/O,非堵塞的文件描写叙述符为非堵塞I/O.

针对堵塞I/O运行的系统调用可能由于无法马上完毕而被操作系统挂起。直到等待的事件发生为止。比方，client通过connect向server发起连接时，connect将首先发送同步报文段给server，然后等待server返回确认报文段，假设server的确认报文段没有马上到达client，则connect调用将被挂起，直到client收到确认报文段并唤醒connect调用，socket的基础API中，可能被堵塞的系统调用包含acept send rev connect.

针对非堵塞I/O运行的系统调用则总是马上返回，而无论事件是否已经发生。假设事件没有马上发生，这些系统调用就返回-1。和出错的情况一样，此时我们必须依据errno来分情况，对accept send recv而言，事件未发生时errno通常被设置成EAGAIN或者EWOULDBLOCK（意思为期望堵塞），对于connect，errno则被设置为EINPROGRESS(意思为正在处理中)。

非常显然。我们仅仅有在事件已经发生的情况下操作非堵塞i/o(读写等)，才干提高程序的效率，因此，非堵塞I/O通常要和其它I/O通知机制一起使用，比方I/O复用和SIGIO信号。

I/O复用是最经常使用两个的I/O通知机制，他指的是，应用程序通过I/O复用函数想内核注冊一组事件，内核通过I/O复用函数把当中就绪的事件通知给应用程序，Linux上经常使用的I/O复用函数是select、poll epoll_wait。

须要明确的是，I/O复函数本身是堵塞的，他们能提高程序效率的原因在于他们具有同一时候监听多个I/O事件的能力。

SIGIO信号也能够用来报告I/O事件。当目标文件 描写叙述符上有事件发生时，SIGIO信号的信号处理函数将被触发，我们也就能够在该信号处理函数中对目标文件描写叙述II符运行非堵塞I/O操作了。

从理论上说。堵塞I/O I/O复用和信号驱动I/O都是同步I/O模型，由于在这三种I/O模型中，I/O读写操作，都是在I/O事件发生之后，由应用程序完毕的，在POSIX规范所定义的异步I/O模型则不同。对于异步I/O而言，用户能够直接对I/O运行读写操作。这些操作告诉内核用户读写缓冲区的位置，以及I./O操作完毕之 后内核通知应用程序的方式。异步I/O的读写总是马上返回。而不论I/O是否堵塞，由于真正的读写操作已经由内核接管。也就是说。同步I/O模型要求用户代码自行运行I/O操作（将数据从内核缓冲区读入用户缓冲区，或将数据从用户缓冲区写入内核缓冲区），而异步I/O机制则由内核来运行I/O操作（数据在内核缓冲区和用户缓冲区之间的移动是由内核在“后台”完毕的）。你能够这么觉得，同步I/O向应用程序通知的是I/O就绪事件。异步I/O想应用程序通知的是I/O完毕事件。linux环境下，aio.h头文件里定义了函数提供了异步I/O支持。

总结

I/O模型                                       读写操作和堵塞阶段

堵塞I/O                                       程序堵塞与读写操作

I/O复用                                      程序堵塞于I/O复用系统调用。但可同一时候监听多个I/O事件，对I/O本身读写操作是非堵塞的

SIGIO信号                                 信号触发读写就绪事件，用户程序运行读写操作，程序没有堵塞阶段

异步I/O                                      内核运行读写并触发读写完毕事件，程序没有堵塞阶段

同一时候,在并发模型中也有同步/异步的方式。可是和这里的概念不同。

在I/O模型中，同步和异步区分的是内核向应用程序通知的是何种I/O事件（是就绪事件还是完毕事件），以及该由谁来完毕I/O读写（是应用程序还是内核），在并发模型中，同步指的是程序全然依照代码序列的顺序运行，异步值得是程序运行须要由系统事件来驱动，常见的系统事件包含中断。信号等。