🍛 餐厅吃饭版理解 IO 模型:阻塞 / 非阻塞 / IO 复用 / 信号驱动 / 异步

IO 概念

一个基本的 IO,它会涉及到两个系统对象,一个是调用这个 IO 的进程对象,另一个就是系统内核 (kernel)。当一个 read 操作发生时,它会经历两个阶段:

  • 通过 read 系统调用想内核发起读请求。
  • 内核向硬件发送读指令,并等待读就绪。
  • 内核把将要读取的数据复制到描述符所指向的内核缓存区中。
  • 将数据从内核缓存区拷贝到用户进程空间中。

IO 模型对比

从等待数据和数据复制这两个时间段,指出了不同 I/O 模型的区别


从等待数据和数据复制这两个时间段,指出了不同 I/O 模型的区别

🍛 类比餐厅吃饭

看了几篇文章,为了加深理解,我做了文字排版上的优化,方便从相似的地方发现他们本质上的不同。

  • 我们去餐厅吃饭,会经过以下几个步骤:
    • 首先你(用户态进程)在饭店(内核态的进程)根据菜单点菜
    • 然后等待厨房准备好 ⇒ 等待数据
    • 接着服务员(内核态的进程)上菜 ⇒ 将数据从内核复制到用户空间
  • 只点一个菜
    • 然后在餐桌上开始等待
      • 你在这个过程中什么事都不干
        • 直到服务员上菜 ⇒ 阻塞式 I/O 模型
        • 等了一会儿然后就去问服务员,不断重复问,直到服务员上菜 ⇒ 非阻塞式 I/O 模型
      • 你给服务员留下手机,告诉他菜准备好的话
        • 先不要上菜,打个电话给你,然后你就出去玩耍了
          • 等到菜准备好了,服务员手机通知你,你立马回到了餐厅
            • 你对服务员说 “你现在可以上菜了”,于是你在餐桌上等待服务员把菜送上来,然后吃饭。 ⇒ 信号驱动式 I/O 模型
        • 先上菜,菜上桌了打电话给你,然后你就出去玩耍了
          • 等到菜上桌了,服务员手机通知你,你立马回到了餐桌
            • 开始吃饭。 ⇒ 异步 I/O 模型
  • 你点了很多菜
    • 然后在餐桌上开始等待
      • 你在这个过程中什么事都不干
        • 某个时刻其中一个菜或者多个菜厨房里同时好了,
          • 服务员跑过来说,“亲,您的有些菜好了,要现在上桌么?”
          • 你回答,现在就上,于是服务员上一个菜(服务员一次只能上一个菜),你就吃完一个,上一个你就吃完一个 ⇒ I/O 复用模型

参考资料:

  1. IO 模型浅析 - 阻塞、非阻塞、IO 复用、信号驱动、异步 IO、同步 IO
  2. Linux IO 模型:阻塞 / 非阻塞 / IO 复用 同步 / 异步 Select/Epoll/AIO
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