linux 的 Socket IO 模型

前言
之前有看到用很幽默的方式講解Windows的socket IO模型,
借用這個故事,講解下linux的socket IO模型;

老陳有一個在外地工作的女兒,不能經常回來,老陳和她通過信件聯繫。
他們的信會被郵遞員投遞到他們小區門口的收發室裏。這和Socket模型非常類似。
下面就以老陳接收信件爲例講解linux的 Socket I/O模型。

一、同步阻塞模型
老陳的女兒第一次去外地工作,送走她之後,老陳非常的掛心她安全到達沒有;
於是老陳什麼也不幹,一直在小區門口收發室裏等着她女兒的報平安的信到;

這就是linux的同步阻塞模式;
在這個模式中,用戶空間的應用程序執行一個系統調用,並阻塞,
直到系統調用完成爲止(數據傳輸完成或發生錯誤)。

Socket設置爲阻塞模式,當socket不能立即完成I/O操作時,進程或線程進入等待狀態,直到操作完成。
如圖1所示:



/*
 * \brief
 * tcp client
 */


#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define SERVPORT 8080
#define MAXDATASIZE 100


int main(int argc, char *argv[])
{
  int sockfd, recvbytes;
  char rcv_buf[MAXDATASIZE]; /*./client 127.0.0.1 hello */
  char snd_buf[MAXDATASIZE];
  struct hostent *host;             /* struct hostent
                                     * {
                                     * char *h_name; // general hostname
                                     * char **h_aliases; // hostname's alias
                                     * int h_addrtype; // AF_INET
                                     * int h_length; 
                                     * char **h_addr_list;
                                     * };
                                     */
  struct sockaddr_in server_addr;


  if (argc < 3)
  {
    printf("Usage:%s [ip address] [any string]\n", argv[0]);
    return 1;
  }


  *snd_buf = '\0';
  strcat(snd_buf, argv[2]);


  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
  {
    perror("socket:");
    exit(1);
  }


  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_port = htons(SERVPORT);
  inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);
  memset(&(server_addr.sin_zero), 0, 8);


  /* create the connection by socket 
   * means that connect "sockfd" to "server_addr"
   * 同步阻塞模式 
   */
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)
  {
    perror("connect");
    exit(1);
  }


  /* 同步阻塞模式  */
  if (send(sockfd, snd_buf, sizeof(snd_buf), 0) == -1)
  {
    perror("send:");
    exit(1);
  }
  printf("send:%s\n", snd_buf);


   /* 同步阻塞模式  */
  if ((recvbytes = recv(sockfd, rcv_buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1)
  {
    perror("recv:");
    exit(1);
  }


  rcv_buf[recvbytes] = '\0';
  printf("recv:%s\n", rcv_buf);


  close(sockfd);
  return 0;
}

顯然,代碼中的connect, send, recv都是同步阻塞工作模式,
在結果沒有返回時,程序什麼也不做。
這種模型非常經典,也被廣泛使用。
優勢在於非常簡單,等待的過程中佔用的系統資源微乎其微,程序調用返回時,必定可以拿到數據;
但簡單也帶來一些缺點,程序在數據到來並準備好以前,不能進行其他操作,
需要有一個線程專門用於等待,這種代價對於需要處理大量連接的服務器而言,是很難接受的。

二、同步非阻塞模型
收到平安信後,老陳稍稍放心了,就不再一直在收發室前等信;
而是每隔一段時間就去收發室檢查信箱;
這樣,老陳也能在間隔時間內休息一會,或喝杯荼,看會電視,做點別的事情;

這就是同步非阻塞模型;
同步阻塞 I/O 的一種效率稍低的變種是同步非阻塞 I/O。
在這種模型中,系統調用是以非阻塞的形式打開的。
這意味着 I/O 操作不會立即完成, 操作可能會返回一個錯誤代碼,
說明這個命令不能立即滿足(EAGAIN 或 EWOULDBLOCK),
非阻塞的實現是 I/O 命令可能並不會立即滿足,需要應用程序調用許多次來等待操作完成。
這可能效率不高,
因爲在很多情況下,當內核執行這個命令時,應用程序必須要進行忙碌等待,直到數據可用爲止,或者試圖執行其他工作。
因爲數據在內核中變爲可用到用戶調用 read 返回數據之間存在一定的間隔,這會導致整體數據吞吐量的降低。
如圖2所示:



/*
 * \brief
 * tcp client
 */


#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define SERVPORT 8080
#define MAXDATASIZE 100

int main(int argc, char *argv[])
{
  int sockfd, recvbytes;
  char rcv_buf[MAXDATASIZE]; /*./client 127.0.0.1 hello */
  char snd_buf[MAXDATASIZE];
  struct hostent *host;             /* struct hostent
                                     * {
                                     * char *h_name; // general hostname
                                     * char **h_aliases; // hostname's alias
                                     * int h_addrtype; // AF_INET
                                     * int h_length; 
                                     * char **h_addr_list;
                                     * };
                                     */
  struct sockaddr_in server_addr;
  int flags;
  int addr_len;


  if (argc < 3)
  {
    printf("Usage:%s [ip address] [any string]\n", argv[0]);
    return 1;
  }


  *snd_buf = '\0';
  strcat(snd_buf, argv[2]);


  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
  {
    perror("socket:");
    exit(1);
  }


  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_port = htons(SERVPORT);
  inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);
  memset(&(server_addr.sin_zero), 0, 8);
  addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);


  /* Setting socket to nonblock */
  flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
  fcntl(sockfd, flags|O_NONBLOCK);


  /* create the connection by socket 
   * means that connect "sockfd" to "server_addr"
   * 同步阻塞模式  
  */
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)
  {
    perror("connect");
    exit(1);
  }


  /* 同步非阻塞模式 */
  while (send(sockfd, snd_buf, sizeof(snd_buf), MSG_DONTWAIT) == -1)
  {
    sleep(10);
    printf("sleep\n");
  }
  printf("send:%s\n", snd_buf);

  /* 同步非阻塞模式 */
  while ((recvbytes = recv(sockfd, rcv_buf, MAXDATASIZE, MSG_DONTWAIT)) == -1)
  {
    sleep(10);
    printf("sleep\n");
  }


  rcv_buf[recvbytes] = '\0';
  printf("recv:%s\n", rcv_buf);


  close(sockfd);
  return 0;
}

這種模式在沒有數據可以接收時,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據;
實際應用中,這種I/O模型的直接使用並不常見,因爲它需要不停的查詢,
而這些查詢大部分會是無必要的調用,白白浪費了系統資源;
非阻塞I/O應該算是一個鋪墊,爲I/O複用和信號驅動奠定了非阻塞使用的基礎。


我們可以使用 fcntl(fd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK); 
將套接字標誌變成非阻塞,調用recv,
如果設備暫時沒有數據可讀就返回-1,同時置errno爲EWOULDBLOCK(或者EAGAIN,這兩個宏定義的值相同),
表示本來應該阻塞在這裏(would block,虛擬語氣),事實上並沒有阻塞而是直接返回錯誤,調用者應該試着再讀一次(again)。
這種行爲方式稱爲輪詢(Poll),調用者只是查詢一下,而不是阻塞在這裏死等,這樣可以同時監視多個設備:

while(1)
{
  非阻塞read(設備1);
  if(設備1有數據到達)
    處理數據;

  非阻塞read(設備2);
  if(設備2有數據到達)
    處理數據;

  ..............................
}

如果read(設備1)是阻塞的,那麼只要設備1沒有數據到達就會一直阻塞在設備1的read調用上,
即使設備2有數據到達也不能處理,使用非阻塞I/O就可以避免設備2得不到及時處理。
非阻塞I/O有一個缺點,如果所有設備都一直沒有數據到達,調用者需要反覆查詢做無用功,如果阻塞在那裏,
操作系統可以調度別的進程執行,就不會做無用功了,在實際應用中非阻塞I/O模型比較少用

三、I/O複用(異步阻塞)模式
頻繁地去收發室對老陳來說太累了,在間隔的時間內能做的事也很少,而且取到信的效率也很低.
於是,老陳向小區物業提了建議;
小區物業改進了他們的信箱系統:
住戶先向小區物業註冊,之後小區物業會在已註冊的住戶的家中添加一個提醒裝置,
每當有註冊住房的新的信件來臨,此裝置會發出 "新信件到達"聲,
提醒老陳去看是不是自己的信到了。


這就是異步阻塞模型;
在這種模型中,配置的是非阻塞 I/O,然後使用阻塞 select 系統調用來確定一個 I/O 描述符何時有操作。
使 select 調用非常有趣的是它可以用來爲多個描述符提供通知,而不僅僅爲一個描述符提供通知。
對於每個提示符來說,我們可以請求這個描述符可以寫數據、有讀數據可用以及是否發生錯誤的通知

I/O複用模型能讓一個或多個socket可讀或可寫準備好時,應用能被通知到;
I/O複用模型早期用select實現,它的工作流程如下圖:
圖3



用select來管理多個I/O,當沒有數據時select阻塞,如果在超時時間內數據到來則select返回,
再調用recv進行數據的複製,recv返回後處理數據。


下面的C語言實現的例子,它從網絡上接受數據寫入一個文件中:
/*
 * \brief
 * tcp client
 */

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 
#define SERVPORT 8080
#define MAXDATASIZE 100
#define TFILE "data_from_socket.txt"

int main(int argc, char *argv[])
{
  int sockfd, recvbytes;
  char rcv_buf[MAXDATASIZE]; /*./client 127.0.0.1 hello */
  char snd_buf[MAXDATASIZE];
  struct hostent *host;             /* struct hostent
                                     * {
                                     * char *h_name; // general hostname
                                     * char **h_aliases; // hostname's alias
                                     * int h_addrtype; // AF_INET
                                     * int h_length; 
                                     * char **h_addr_list;
                                     * };
                                     */
  struct sockaddr_in server_addr;

  /* */
  fd_set readset, writeset;
  int check_timeval = 1;
  struct timeval timeout={check_timeval,0}; //阻塞式select, 等待1秒,1秒輪詢
  int maxfd;
  int fp;
  int cir_count = 0;
  int ret;

  if (argc < 3)
  {
    printf("Usage:%s [ip address] [any string]\n", argv[0]);
    return 1;
  }

  *snd_buf = '\0';
  strcat(snd_buf, argv[2]);

  if ((fp = open(TFILE,O_WRONLY)) < 0)    //不是用fopen
  {
    perror("fopen:");
    exit(1);
  }

  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
  {
    perror("socket:");
    exit(1);
  }

  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_port = htons(SERVPORT);
  inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);
  memset(&(server_addr.sin_zero), 0, 8);


  /* create the connection by socket 
   * means that connect "sockfd" to "server_addr"
   */
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)
  {
    perror("connect");
    exit(1);
  }




  /**/
  if (send(sockfd, snd_buf, sizeof(snd_buf), 0) == -1)
  {
    perror("send:");
    exit(1);
  }
  printf("send:%s\n", snd_buf);

  while (1)
  {
    FD_ZERO(&readset);            //每次循環都要清空集合,否則不能檢測描述符變化
    FD_SET(sockfd, &readset);     //添加描述符       
    FD_ZERO(&writeset);
    FD_SET(fp,     &writeset);


    maxfd = sockfd > fp ? (sockfd+1) : (fp+1);    //描述符最大值加1


    ret = select(maxfd, &readset, NULL, NULL, NULL);   // 阻塞模式
    switch( ret)
    {
      case -1:
        exit(-1);
        break;
      case 0:
        break;
      default:
        if (FD_ISSET(sockfd, &readset))  //測試sock是否可讀,即是否網絡上有數據
        {
          recvbytes = recv(sockfd, rcv_buf, MAXDATASIZE, MSG_DONTWAIT);
          rcv_buf[recvbytes] = '\0';
          printf("recv:%s\n", rcv_buf);


          if (FD_ISSET(fp, &writeset))
          {
            write(fp, rcv_buf, strlen(rcv_buf));   // 不是用fwrite
          }
          goto end;
        }
    }
    cir_count++;
    printf("CNT : %d \n",cir_count);
  }


end:
  close(fp);
  close(sockfd);




  return 0;
}

perl實現:
#! /usr/bin/perl
###############################################################################
# \File
#  tcp_client.pl
# \Descript
#  send message to server
###############################################################################
use IO::Socket;
use IO::Select;




#hash to install IP Port
%srv_info =(
#"srv_ip"  => "61.184.93.197",
      "srv_ip"  => "192.168.1.73",
      "srv_port"=> "8080",
      );

my $srv_addr = $srv_info{"srv_ip"};
my $srv_port = $srv_info{"srv_port"};

my $sock = IO::Socket::INET->new(
      PeerAddr => "$srv_addr",
      PeerPort => "$srv_port",
      Type     => SOCK_STREAM,
      Blocking => 1,
#     Timeout  => 5,
      Proto    => "tcp")
or die "Can not create socket connect. $@";

$sock->send("Hello server!\n", 0) or warn "send failed: $!, $@";
$sock->autoflush(1);

my $sel = IO::Select->new($sock);
while(my @ready = $sel->can_read)
{
  foreach my $fh(@ready)
  {
    if($fh == $sock)
    {
      while()
      {
        print $_;
      }
      $sel->remove($fh);
      close $fh;
    }
  }
}
$sock->close();

四、信號驅動I/O模型
老陳接收到新的信件後,一般的程序是:
打開信封----掏出信紙 ----閱讀信件----回覆信件 ......
爲了進一步減輕用戶負擔,小區物業又開發了一種新的技術:
住戶只要告訴小區物業對信件的操作步驟,小區物業信箱將按照這些步驟去處理信件,
不再需要用戶親自拆信 /閱讀/回覆了!

這就是信號驅動I/O模型
我們也可以用信號,讓內核在描述字就緒時發送SIGIO信號通知我們。
首先開啓套接口的信號驅動 I/O功能,並通過sigaction系統調用安裝一個信號處理函數。
該系統調用將立即返回,我們的進程繼續工作,也就是說沒被阻塞。
當數據報準備好讀取時,內核就爲該進程產生一個SIGIO信號,
我們隨後既可以在信號處理函數中調用recvfrom讀取數據報,並通知主循環數據已準備好待處理,
也可以立即通知主循環,讓它讀取數據報。


無論如何處理SIGIO信號,這種模型的優勢在於等待數據報到達期間,進程不被阻塞,主循環可以繼續執行,
只要不時地等待來自信號處理函數的通知:既可以是數據已準備好被處理,也可以是數據報已準備好被讀取。

五、異步非阻塞模式
linux下的asynchronous IO其實用得很少。
與前面的信號驅動模型的主要區別在於:信號驅動 I/O是由內核通知我們何時可以啓動一個 I/O操作,
而異步 I/O模型是由內核通知我們 I/O操作何時完成 。 
先看一下它的流程:
圖5:

這就是異步非阻塞模式
以read系統調用爲例
steps:
a. 調用read;
b. read請求會立即返回,說明請求已經成功發起了。
c. 在後臺完成讀操作這段時間內,應用程序可以執行其他處理操作。
d. 當 read 的響應到達時,就會產生一個信號或執行一個基於線程的回調函數來完成這次 I/O 處理過程。

/*
 * \brief
 * tcp client
 */

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 
#define SERVPORT 8080
#define MAXDATASIZE 100
#define TFILE "data_from_socket.txt"




int main(int argc, char *argv[])
{
  int sockfd, recvbytes;
  char rcv_buf[MAXDATASIZE]; /*./client 127.0.0.1 hello */
  char snd_buf[MAXDATASIZE];
  struct hostent *host;             /* struct hostent
                                     * {
                                     * char *h_name; // general hostname
                                     * char **h_aliases; // hostname's alias
                                     * int h_addrtype; // AF_INET
                                     * int h_length; 
                                     * char **h_addr_list;
                                     * };
                                     */
  struct sockaddr_in server_addr;




  /* */
  fd_set readset, writeset;
  int check_timeval = 1;
  struct timeval timeout={check_timeval,0}; //阻塞式select, 等待1秒,1秒輪詢
  int maxfd;
  int fp;
  int cir_count = 0;
  int ret;




  if (argc < 3)
  {
    printf("Usage:%s [ip address] [any string]\n", argv[0]);
    return 1;
  }




  *snd_buf = '\0';
  strcat(snd_buf, argv[2]);




  if ((fp = open(TFILE,O_WRONLY)) < 0)    //不是用fopen
  {
    perror("fopen:");
    exit(1);
  }




  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
  {
    perror("socket:");
    exit(1);
  }




  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_port = htons(SERVPORT);
  inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);
  memset(&(server_addr.sin_zero), 0, 8);




  /* create the connection by socket 
   * means that connect "sockfd" to "server_addr"
   */
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)
  {
    perror("connect");
    exit(1);
  }




  /**/
  if (send(sockfd, snd_buf, sizeof(snd_buf), 0) == -1)
  {
    perror("send:");
    exit(1);
  }
  printf("send:%s\n", snd_buf);




  while (1)
  {
    FD_ZERO(&readset);            //每次循環都要清空集合,否則不能檢測描述符變化
    FD_SET(sockfd, &readset);     //添加描述符       
    FD_ZERO(&writeset);
    FD_SET(fp,     &writeset);


    maxfd = sockfd > fp ? (sockfd+1) : (fp+1);    //描述符最大值加1


    ret = select(maxfd, &readset, NULL, NULL, &timeout);   // 非阻塞模式
    switch( ret)
    {
      case -1:
        exit(-1);
        break;
      case 0:
        break;
      default:
        if (FD_ISSET(sockfd, &readset))  //測試sock是否可讀,即是否網絡上有數據
        {
          recvbytes = recv(sockfd, rcv_buf, MAXDATASIZE, MSG_DONTWAIT);
          rcv_buf[recvbytes] = '\0';
          printf("recv:%s\n", rcv_buf);




          if (FD_ISSET(fp, &writeset))
          {
            write(fp, rcv_buf, strlen(rcv_buf));   // 不是用fwrite
          }
          goto end;
        }
    }
    timeout.tv_sec = check_timeval;    // 必須重新設置,因爲超時時間到後會將其置零


    cir_count++;
    printf("CNT : %d \n",cir_count);
  }


end:
  close(fp);
  close(sockfd);


  return 0;
}


server端程序:
/*
 * \brief
 * tcp server
 */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define SERVPORT 8080
#define BACKLOG 10 // max numbef of client connection
#define MAXDATASIZE 100




int main(char argc, char *argv[])
{
  int sockfd, client_fd, addr_size, recvbytes;
  char rcv_buf[MAXDATASIZE], snd_buf[MAXDATASIZE];
  char* val;
  struct sockaddr_in server_addr;
  struct sockaddr_in client_addr;
  int bReuseaddr = 1;




  char IPdotdec[20];




  /* create a new socket and regiter it to os .
   * SOCK_STREAM means that supply tcp service, 
   * and must connect() before data transfort.
   */
  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
  {
    perror("socket:");
    exit(1);
  }


  /* setting server's socket */
  server_addr.sin_family = AF_INET;         // IPv4 network protocol
  server_addr.sin_port = htons(SERVPORT);
  server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // auto IP detect
  memset(&(server_addr.sin_zero),0, 8);


  setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&bReuseaddr, sizeof(int));
  if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(struct sockaddr))== -1)
  {
    perror("bind:");
    exit(1);
  }


  /* 
   * watting for connection , 
   * and server permit to recive the requestion from sockfd 
   */
  if (listen(sockfd, BACKLOG) == -1) // BACKLOG assign thd max number of connection
  {
    perror("listen:");
    exit(1);                                                                 
  }                                                                          
                                                                             
  while(1)                                                                   
  {                                                                          
    addr_size = sizeof(struct sockaddr_in);                                  
                                                                             
    /*                                                                       
     * accept the sockfd's connection,                                       
     * return an new socket and assign far host to client_addr               
     */                                                                      
    printf("watting for connect...\n");                                      
    if ((client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_size)) == -1)   
    {                                                                        
      /* Nonblocking mode */                                                 
      perror("accept:");                                                     
      continue;                                                              
    }                                                                        
                                                                             
    /* network-digital to ip address */                                      
    inet_ntop(AF_INET, (void*)&client_addr, IPdotdec, 16);                   
    printf("connetion from:%d : %s\n",client_addr.sin_addr, IPdotdec);       
                                                                             
    //if (!fork())                                                           
    {                                                                        
      /* child process handle with the client connection */                  
                                                                             
      /* recive the client's data by client_fd */                            
      if ((recvbytes = recv(client_fd, rcv_buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1)      
      {                                                                      
        perror("recv:");                                                     
        exit(1);                                                             
      }                                                                      
      rcv_buf[recvbytes]='\0';                                               
      printf("recv:%s\n", rcv_buf);                                          
                                                                             
                                                                             
      *snd_buf='\0';                                                         
      strcat(snd_buf, "welcome");                                            
                                                                             
      sleep(3);                                                              
      /* send the message to far-hosts by client_fd */                       
      if (send(client_fd, snd_buf, strlen(snd_buf), 0) == -1)                
      {                                                                      
        perror("send:");                                                     
        exit(1);                                                             
      }                                                                      
      printf("send:%s\n", snd_buf);                                          
                                                                             
      close(client_fd);                                                      
      //exit(1);                                                             
    }                                                                        
                                                                             
    //close(client_fd);                                                      
  }


  return 0;                                                                  
}       




用戶進程發起read操作之後,立刻就可以開始去做其它的事。
而另一方面,從kernel的角度,當它受到一個asynchronous read之後,首先它會立刻返回,
所以不會對用戶進程產生任何block。
然後,kernel會等待數據準備完成,然後將數據拷貝到用戶內存,當這一切都完成之後,
kernel會給用戶進程發送一個signal,告訴它read操作完成了。

六、總結
到目前爲止,已經將四個IO Model都介紹完了。
現在回過頭來回答兩個問題:
. blocking和non-blocking的區別在哪?
. synchronous IO和asynchronous IO的區別在哪。 


先回答最簡單的這個:blocking vs non-blocking。
前面的介紹中其實已經很明確的說明了這兩者的區別。
. 調用blocking IO會一直block住對應的進程直到操作完成,
. 而non-blocking IO在kernel還在準備數據的情況下會立刻返回。

在說明synchronous IO和asynchronous IO的區別之前,需要先給出兩者的定義。
Stevens給出的定義(其實是POSIX的定義)是這樣子的: 
. A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that  I/O operation completes; 
. An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked;   

兩者的區別就在於:
  synchronous IO做”IO operation”的時候會將process阻塞。

按照這個定義,之前所述的blocking IO,non-blocking IO,IO multiplexing都屬於synchronous IO。
有人可能會說,non-blocking IO並沒有被block啊。這裏有個非常“狡猾”的地方,

定義中所指的”IO operation”是指真實的IO操作,就是例子中的recvfrom這個system call。

. non-blocking IO在執行recvfrom這個system call的時候,如果kernel的數據沒有準備好,這時候不會block進程。
  但是,當kernel中數據準備好的時候,recvfrom會將數據從kernel拷貝到用戶內存中,
 這個時候進程是被block了,
在這段時間內,進程是被block的

. 而asynchronous IO則不一樣,當進程發起IO 操作之後,就直接返回再也不理睬了,
  直到kernel發送一個信號,告訴進程說IO完成。在這整個過程中,進程完全沒有被block。


各個IO Model的比較如圖所示:
圖6


經過上面的介紹,會發現non-blocking IO和asynchronous IO的區別還是很明顯的:
.  在non-blocking IO中,雖然進程大部分時間都不會被block,但是它仍然要求進程去主動的check,
   並且當數據準備完成以後,也需要進程主動的再次調用recvfrom來將數據拷貝到用戶內存。

.  而asynchronous IO則完全不同。它就像是用戶進程將整個IO操作交給了他人(kernel)完成,
   然後他人做完後發信號通知。在此期間,用戶進程不需要去檢查IO操作的狀態,也不需要主動的去拷貝數據。 


最後,再舉幾個不是很恰當的例子來說明這五個IO Model: 
有A,B,C,D,E五個人釣魚: 
. A用的是最老式的魚竿,所以呢,得一直守着,等到魚上鉤了再拉桿; 
. B的魚竿有個功能,能夠顯示是否有魚上鉤,所以呢,B就和旁邊的MM聊天,
  隔會再看看有沒有魚上鉤,有的話就迅速拉桿; 
. C用的魚竿和B差不多,但他想了一個好辦法,就是同時放好幾根魚竿,然後守在旁邊,
  一旦有顯示說魚上鉤了,它就將對應的魚竿拉起來;
. D是個有錢人,他沒耐心等, 但是又喜歡釣上魚的快感,所以僱了個人,一旦那個人發現有魚上鉤,
  就會通知D過來把魚釣上來; 
. E也是個有錢人,乾脆僱了一個人幫他釣魚,一旦那個人把魚釣上來了,就給E發個短信。
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