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Linux的内核将所有外部设备都看作是一个文件来操作,对一个文件的读写操作会调用内核共的系统命令,返回一个file descripor(fd 文件描述符)。而对一个socket的读写也会有相应的描述符,称之为socketfd(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)。
根据UNIX网络编程对IO模型的分类,UNIX提供了5中IO模型,分别如下:
(1)阻塞IO模型:最常用的IO模型就是阻塞IO模型,缺省情形下,所有的文件操作都是阻塞的。我们以套接字接口为例来讲解此模型:
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冲区中或者发送错误才返回,在此期间一直会等待,进程在从调用recvfrom开始到它返回的整段时间内都是被阻塞的,因此被称之为阻塞IO模型;
(2)非阻塞IO模型:recvfrom从应用层到内核的时候,如果该缓存区没有数据的话,就直接返回一个EWOULDBLOCK错误,一般都对非阻塞IO模型进行轮询检测这个状态,看内核中是不是有数据到来。
(3)IO复用模型:Linux提供select/poll,进程通过将一个或者多个fd传递给select或者poll系统调用,阻塞在select操作上,这样select/poll可以用帮我们监测多个fd是否存于就绪状态。select/poll是顺序扫描fd是否就绪,而且支持的fd数量有限,因此它的使用受到一些约束。linux还提供了一个epoll系统调用,epoll使用基于事件驱动方式代替顺序扫描,因此性能更高。当有fd就绪时,立即回调函数rollback;
(4)信号驱动IO模型:首先开启套接口信号驱动IO功能,并通过系统调用sigaction执行一个信号处理函数(此系统调用立即返回,进行继续工作,他是非阻塞的)。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。
(5)异步IO:告知内核启动某个操作,并让内核在整个操作完成以后(包括将数据内核复制到用户自己的缓冲区)通知我们。这种模型与信号驱动模型的主要区别是:信号驱动IO由内核通知我们何时可以开始一个IO操作;异步IO模型由内核通知我们IO操作何时完成
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