在實際應用中，數據操作通常分為輸入和輸出，那么以輸入為例，在操作系統(tǒng)中，一個數據的輸入通常分為兩個過程：等待數據準備好和將準備好的數據從內核拷貝到用戶空間。我們先來看看5種Linux網絡I/O模型分別是什么？

1.阻塞I/O

2.非阻塞I/O

3.I/O多路復用

4.信號驅動I/O

5.異步I/O

下面我們來具體分析這5種Linux網絡I/O模型：

1、阻塞IO模型

學習過操作系統(tǒng)的知識后，可以知道：不管是網絡IO還是磁盤IO，對于讀操作而言，都是等到網絡的某個數據分組到達后/數據準備好后，將數據拷貝到內核空間的緩沖區(qū)中，再從內核空間拷貝到用戶空間的緩沖區(qū)。
此處需要一個清新的腦回路，我就是程序，我想要全家桶，于是發(fā)起了系統(tǒng)調用，而后廚加工的過程就是在做數據準備和拷貝工作。全家桶最終到手，數據終于從內核空間拷貝到了用戶空間。

阻塞IO的執(zhí)行過程是進程進行系統(tǒng)調用，等待內核將數據準備好并復制到用戶態(tài)緩沖區(qū)后，進程放棄使用CPU并一直阻塞在此，直到數據準備好。

2、非阻塞IO模型

同步阻塞 I/O 的一種效率稍低的變種是非阻塞 I/O。在這種模型中，設備是以非阻塞的形式打開的。這意味著 I/O 操作不會立即完成，read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）

每次應用程序詢問內核是否有數據準備好。如果就緒，就進行拷貝操作；如果未就緒，就不阻塞程序，內核直接返回未就緒的返回值，等待用戶程序下一個輪詢。

非阻塞IO模型

大致經歷兩個階段：

等待數據階段：未阻塞， 用戶進程需要盲等，不停的去輪詢內核。

數據復制階段：阻塞，此時進行數據復制。

在這兩個階段中，用戶進程只有在數據復制階段被阻塞了，而等待數據階段沒有阻塞，但是用戶進程需要盲等，不停地輪詢內核，看數據是否準備好。

3.IO多路復用模型

I/O 復用有時又被稱為 事件驅動 I/O, 它的最大優(yōu)勢在于，我們可以將感興趣的多個I/O事件（更精確的說，應該是 I/O 所對應的文件描述符）注冊到 select/poll/epoll/kqueue 之中某一個系統(tǒng)調用上（很多時候，這些系統(tǒng)調用又被稱為多路復用器。假設此時我們選擇了 select() ）。此后，調用進程會阻塞在 select() 系統(tǒng)調用之上（而不是阻塞在真正的 I/O 系統(tǒng)調用（如 read(), write() 等）上）。select() 會負責監(jiān)視所有已注冊的 I/O 事件，一旦有任意一個事件的數據準備好，那么 select() 會立即返回，此時我們的用戶進程便能夠進行數據的復制操作。

總而言之，I/O 復用的優(yōu)點就在于可以同時等待多個I/O事件；而缺點是會進行兩次系統(tǒng)調用（一次 select(), 一次 read() ）。

4.信號驅動IO模型

在這種模型下，我們首先開啟套接字的信號驅動式I/O功能，并通過sigaction系統(tǒng)調用安裝一個信號處理函數。改系統(tǒng)調用將立即返回，我們的進程繼續(xù)工作，也就是說他沒有被阻塞。當數據報準備好讀取時，內核就為該進程產生一個SIGIO信號。我們隨后就可以在信號處理函數中調用read讀取數據報，并通知主循環(huán)數據已經準備好待處理，也可以立即通知主循環(huán)，讓它讀取數據報。當數據報準備好的時候，內核會向應用程序發(fā)送一個信號，進程對信號進行捕捉，并且調用信號處理函數來獲取數據報。

5.異步IO模型

 異步 I/O 模型是一種處理與 I/O 重疊進行的模型。讀請求會立即返回，說明 read 請求已經成功發(fā)起了。在后臺完成讀操作時，應用程序然后會執(zhí)行其他處理操作。當 read 的響應到達時，就會產生一個信號或執(zhí)行一個基于線程的回調函數來完成這次 I/O 處理過程。 

異步I/O執(zhí)行的兩個階段都不會阻塞讀寫操作，由內核完成。完成后內核將數據放到指定的緩沖區(qū)，通知應用程序來取。

通過以上的介紹，我想大家5種Linux網絡I/O模型有了一定的了解和認識，而且也了解到了5種Linux網絡I/O模型每種模型的優(yōu)缺點，Linux同步 I/O 總會有阻塞的過程，這就是“同步”最本質的特征。而Linux異步 I/O 的最大特點在于用戶進程均不阻塞。用戶進程告知內核啟動某一 I/O 操作， 并讓內核全權代為執(zhí)行（包括等待數據及拷貝數據至用戶空間），此后用戶進程可以立即執(zhí)行其它的任何操作。等到所有 I/O 過程執(zhí)行完成后， 內核會通知用戶進程。由此可見，在整個過程中，用戶進程均不阻塞。讓我們攜手本站的Linux教程，更加透徹的學習Linux中的各種知識吧！