彤哥说netty系列之IO的五种模型

简介

本文将介绍linux中的五种IO模型，同时也会介绍阻塞/非阻塞与同步/异步的区别。

何为IO模型

对于一次IO操作，数据会先拷贝到内核空间中，然后再从内核空间拷贝到用户空间中，所以一次read操作，会经历两个阶段：

（1）等待数据准备

（2）数据从内核空间拷贝到用户空间

基于以上两个阶段就产生了五种不同的IO模式。

阻塞IO

从进程发起IO操作，一直等待上述两个阶段完成。

两阶段一起阻塞。

非阻塞IO

进程一直询问IO准备好了没有，准备好了再发起读取操作，这时才把数据从内核空间拷贝到用户空间。

第一阶段不阻塞但要轮询，第二阶段阻塞。

多路复用IO

多个连接使用同一个select去询问IO准备好了没有，如果有准备好了的，就返回有数据准备好了，然后对应的连接再发起读取操作，把数据从内核空间拷贝到用户空间。

两阶段分开阻塞。

信号驱动IO

进程发起读取操作会立即返回，当数据准备好了会以通知的形式告诉进程，进程再发起读取操作，把数据从内核空间拷贝到用户空间。

第一阶段不阻塞，第二阶段阻塞。

异步IO

进程发起读取操作会立即返回，等到数据准备好且已经拷贝到用户空间了再通知进程拿数据。

两个阶段都不阻塞。

IO模式对比

各种IO模式同比如下：

同步非同步的区别在于调用操作系统的recvfrom()的时候是否阻塞，可见除了最后的异步IO其它都是同步IO。

select poll epoll

select 有最大文件描述符的限制，只能监听到有几个文件描述符就绪了，得遍历所有文件描述符获取就绪的IO。

poll 没有最大文件描述符的限制，与select一样，只能监听到有几个文件描述符就绪了，得遍历所有文件描述符获取就绪的IO。

epoll 没有最大文件描述符的限制，它通过回调的机制，一旦某个文件描述符就绪了，迅速激活这个文件描述符，当进程下一次调用epoll_wait()的时候便得到通知。

所以，在有大量空闲连接的时候，epoll的效率要高很多。

彩蛋

Java中的nio使用的是哪种IO模型呢？

答：Java中的nio实际上是new io的缩写，它使用的是多路复用的IO模型。

参考

本文对IO的五种模型做了很简短的总结，没看懂的同学可以看看下面这篇文章，讲得很详细。

https://segmentfault.com/a/1190000003063859