【Netty专栏】二、Linux网络I/O模型简介

       Linux的内核将所有外部设备都看作一个文件来操作,对一个文件的读写会调用内核提供的系统命令,返回一个file descriptor(fd,即文件描述符)。而对于一个socket的读写也会有相应的描述符,称为socketfd(即socket描述符),描述符就是一个数字,它指向内核中的一个结构体(文件路径,数据区等一些属性)。

 

       一、根据UNIX网络编程对I/O模型的分类,UNIX提供了5种I/O模型。

       1、阻塞I/O模型:默认情况下,所有文件操作都是阻塞的。如下图:在进程空间中调用recvfrom,其系统调用直到数据包到达且被复制到应用进程的缓存区或者发生错误时才返回,在此期间一直会等待,进程从调用recvfrom开始到它返回的整段时间内都是阻塞的,因此被称为阻塞I/O模型。

阻塞I/O模型

   2、 非阻塞I/O模型:recvfrom从应用层到内核的时候,如果该缓冲区没有数据的话,就直接返回一个EWOULDBLOCK错误,一般都对非阻塞I/O模型进行轮询检查这个状态,看内核是否有数据到来。

非阻塞I/O模型

3、I/O复用模型:Linux提供select/poll,进程通过将一个或多个fd传递给select或poll系统调用,阻塞在select操作上,这样select或poll就可以帮我们检查多个fd是否处于就绪状态。select或poll顺序扫描fd是否就绪,而且支持的fd数量有限,因此它的使用受到了一些制约。Linux还提供了一个epoll系统调用,epoll使用基于事件驱动的方式 代替顺序扫描,因此性能更高。当有fd就绪时,立即回调函数rollback。

I/O复用模型

4、信号驱动I/O模型:首先开启套接字信号驱动I/O功能,并通过系统调用sigaction执行一个信号处理函数(此系统调用后立即返回,进程继续工作,它是非阻塞的)。当数据准备就绪时,就为该进程生成一个SIGIO信号,通过信号回调通知应用程序调用recvfrom来读取数据,并通知主循环函数处理数据。

信号驱动I/O模型

5、异步I/O:告知内核启动某个动作,并让内核在整个操作完成之后(包括将数据从内核复制到用户缓冲区)通知我们。其与信号驱动模型的主要区别是:信号驱动I/O由内核通知我们什么时候开始一个I/O操作;异步I/O模型由内核通知我们I/O操作何时完成。

异步I/O模型

 

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