五種I/O 模式：
【1】 阻塞 I/O (Linux下的I/O操作默認(rèn)是阻塞I/O，即open和socket創(chuàng)建的I/O都是阻塞I/O)
【2】 非阻塞 I/O (可以通過fcntl或者open時(shí)使用O_NONBLOCK參數(shù)，將fd設(shè)置為非阻塞的I/O)
【3】 I/O 多路復(fù)用 (I/O多路復(fù)用，通常需要非阻塞I/O配合使用)
【4】 信號驅(qū)動 I/O (SIGIO)
【5】 異步 I/O
一般來說，程序進(jìn)行輸入操作有兩步：
1．等待有數(shù)據(jù)可以讀
2．將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)內(nèi)核中拷貝到程序的數(shù)據(jù)區(qū)。
對于sock編程來說:
第一步: 一般來說是等待數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)上傳到本地。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)候，數(shù)據(jù)將會從網(wǎng)絡(luò)層拷貝到內(nèi)核的緩存中；
第二步: 是從內(nèi)核中把數(shù)據(jù)拷貝到程序的數(shù)據(jù)區(qū)中。
阻塞I/O模式 //進(jìn)程處于阻塞模式時(shí)，讓出CPU，進(jìn)入休眠狀態(tài)
阻塞 I/O 模式是最普遍使用的 I/O 模式。是Linux系統(tǒng)下缺省的IO模式。
大部分程序使用的都是阻塞模式的 I/O 。
一個(gè)套接字建立后所處于的模式就是阻塞 I/O 模式。（因?yàn)長inux系統(tǒng)默認(rèn)的IO模式是阻塞模式）
對于一個(gè) UDP 套接字來說，數(shù)據(jù)就緒的標(biāo)志比較簡單：
（1）已經(jīng)收到了一整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)
（2）沒有收到。
而 TCP 這個(gè)概念就比較復(fù)雜，需要附加一些其他的變量。
一個(gè)進(jìn)程調(diào)用 recvfrom ，然后系統(tǒng)調(diào)用并不返回知道有數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)本地系統(tǒng)，然后系統(tǒng)將數(shù)據(jù)拷貝到進(jìn)程的緩存中。 （如果系統(tǒng)調(diào)用收到一個(gè)中斷信號，則它的調(diào)用會被中斷）
我們稱這個(gè)進(jìn)程在調(diào)用recvfrom一直到從recvfrom返回這段時(shí)間是阻塞的。當(dāng)recvfrom正常返回時(shí)，我們的進(jìn)程繼續(xù)它的操作。
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非阻塞模式I/O //非阻塞模式的使用并不普遍，因?yàn)榉亲枞Ｊ綍速M(fèi)大量的CPU資源。
當(dāng)我們將一個(gè)套接字設(shè)置為非阻塞模式，我們相當(dāng)于告訴了系統(tǒng)內(nèi)核： “當(dāng)我請求的I/O 操作不能夠馬上完成，你想讓我的進(jìn)程進(jìn)行休眠等待的時(shí)候，不要這么做，請馬上返回一個(gè)錯(cuò)誤給我。”
我們開始對 recvfrom 的三次調(diào)用，因?yàn)橄到y(tǒng)還沒有接收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，所以內(nèi)核馬上返回一個(gè) EWOULDBLOCK的錯(cuò)誤。
第四次我們調(diào)用 recvfrom 函數(shù)，一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)已經(jīng)到達(dá)了，內(nèi)核將它拷貝到我們的應(yīng)用程序的緩沖區(qū)中，然后 recvfrom 正常返回，我們就可以對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理了。
當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序使用了非阻塞模式的套接字，它需要使用一個(gè)循環(huán)來不聽的測試是否一個(gè)文件描述符有數(shù)據(jù)可讀(稱做 polling(輪詢))。應(yīng)用程序不停的 polling 內(nèi)核來檢查是否 I/O操作已經(jīng)就緒。這將是一個(gè)極浪費(fèi) CPU資源的操作。這種模式使用中不是很普遍。
例如:
對管道的操作，最好使用非阻塞方式！
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I/O多路復(fù)用 //針對批量IP操作時(shí)，使用I/O多路復(fù)用，非常有好。
在使用 I/O 多路技術(shù)的時(shí)候，我們調(diào)用 select()函數(shù)和 poll()函數(shù)或epoll函數(shù)(2.6內(nèi)核開始支持)，在調(diào)用它們的時(shí)候阻塞，而不是我們來調(diào)用 recvfrom（或recv）的時(shí)候阻塞。
當(dāng)我們調(diào)用 select函數(shù)阻塞的時(shí)候，select 函數(shù)等待數(shù)據(jù)報(bào)套接字進(jìn)入讀就緒狀態(tài)。當(dāng)select函數(shù)返回的時(shí)候， 也就是套接字可以讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候。 這時(shí)候我們就可以調(diào)用 recvfrom函數(shù)來將數(shù)據(jù)拷貝到我們的程序緩沖區(qū)中。
對于單個(gè)I/O操作，和阻塞模式相比較，select()和poll()或epoll并沒有什么高級的地方。
而且，在阻塞模式下只需要調(diào)用一個(gè)函數(shù)：
讀取或發(fā)送函數(shù)。
在使用了多路復(fù)用技術(shù)后，我們需要調(diào)用兩個(gè)函數(shù)了：
先調(diào)用 select()函數(shù)或poll()函數(shù)，然后才能進(jìn)行真正的讀寫。
多路復(fù)用的高級之處在于::
它能同時(shí)等待多個(gè)文件描述符，而這些文件描述符（套接字描述符）其中的任意一個(gè)進(jìn)入讀就緒狀態(tài)，select()函數(shù)就可以返回。
IO 多路技術(shù)一般在下面這些情況中被使用：
1、當(dāng)一個(gè)客戶端需要同時(shí)處理多個(gè)文件描述符的輸入輸出操作的時(shí)候（一般來說是標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出和網(wǎng)絡(luò)套接字)，I/O 多路復(fù)用技術(shù)將會有機(jī)會得到使用。
2、當(dāng)程序需要同時(shí)進(jìn)行多個(gè)套接字的操作的時(shí)候。
3、如果一個(gè) TCP 服務(wù)器程序同時(shí)處理正在偵聽網(wǎng)絡(luò)連接的套接字和已經(jīng)連接好的套接字。
4、如果一個(gè)服務(wù)器程序同時(shí)使用 TCP 和 UDP 協(xié)議。
5、如果一個(gè)服務(wù)器同時(shí)使用多種服務(wù)并且每種服務(wù)可能使用不同的協(xié)議（比如 inetd就是這樣的）。
異步IO模式有::
1、信號驅(qū)動I/O模式
2、異步I/O模式
信號驅(qū)動I/O模式 //自己沒有用過。
我們可以使用信號，讓內(nèi)核在文件描述符就緒的時(shí)候使用 SIGIO 信號來通知我們。我們將這種模式稱為信號驅(qū)動 I/O 模式。
為了在一個(gè)套接字上使用信號驅(qū)動 I/O 操作，下面這三步是所必須的。
（1）一個(gè)和 SIGIO信號的處理函數(shù)必須設(shè)定。
（2）套接字的擁有者必須被設(shè)定。一般來說是使用 fcntl 函數(shù)的 F_SETOWN 參數(shù)來
進(jìn)行設(shè)定擁有者。
（3）套接字必須被允許使用異步 I/O。一般是通過調(diào)用 fcntl 函數(shù)的 F_SETFL 命令，O_ASYNC為參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
雖然設(shè)定套接字為異步 I/O 非常簡單，但是使用起來困難的部分是怎樣在程序中斷定產(chǎn)生 SIGIO信號發(fā)送給套接字屬主的時(shí)候，程序處在什么狀態(tài)。
1．UDP 套接字的 SIGIO 信號 (比較簡單)
在 UDP 協(xié)議上使用異步 I/O 非常簡單．這個(gè)信號將會在這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生：
1、套接字收到了一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)包。
2、套接字發(fā)生了異步錯(cuò)誤。
當(dāng)我們在使用 UDP 套接字異步 I/O 的時(shí)候，我們使用 recvfrom()函數(shù)來讀取數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)或是異步 I/O 錯(cuò)誤信息。
2．TCP 套接字的 SIGIO 信號 (不會使用)
不幸的是，異步 I/O 幾乎對 TCP 套接字而言沒有什么作用。因?yàn)閷τ谝粋€(gè) TCP 套接字來說，SIGIO 信號發(fā)生的幾率太高了，所以 SIGIO 信號并不能告訴我們究竟發(fā)生了什么事情。
在 TCP 連接中， SIGIO 信號將會在這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生：
l 在一個(gè)監(jiān)聽某個(gè)端口的套接字上成功的建立了一個(gè)新連接。
l 一個(gè)斷線的請求被成功的初始化。
l 一個(gè)斷線的請求成功的結(jié)束。
l 套接字的某一個(gè)通道（發(fā)送通道或是接收通道）被關(guān)閉。
l 套接字接收到新數(shù)據(jù)。
l 套接字將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
l 發(fā)生了一個(gè)異步 I/O 的錯(cuò)誤。
一個(gè)對信號驅(qū)動 I/O 比較實(shí)用的方面是 NTP（網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議 Network Time Protocol）服務(wù)器，它使用 UDP。這個(gè)服務(wù)器的主循環(huán)用來接收從客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)包，然后再發(fā)送請求。對于這個(gè)服務(wù)器來說，記錄下收到每一個(gè)數(shù)據(jù)包的具體時(shí)間是很重要的。
因?yàn)槟菍⑹欠祷亟o客戶端的值，客戶端要使用這個(gè)數(shù)據(jù)來計(jì)算數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)上來回所花費(fèi)的時(shí)間。圖 6-8 表示了怎樣建立這樣的一個(gè) UDP 服務(wù)器。
異步I/O模式 //比如寫操作，只需用寫，不一定寫入磁盤(這就是異步I/O)的好處。異步IO的好處效率高。
當(dāng)我們運(yùn)行在異步 I/O 模式下時(shí)，我們?nèi)绻脒M(jìn)行 I/O 操作，只需要告訴內(nèi)核我們要進(jìn)行 I/O 操作，然后內(nèi)核會馬上返回。具體的 I/O 和數(shù)據(jù)的拷貝全部由內(nèi)核來完成，我們的程序可以繼續(xù)向下執(zhí)行。當(dāng)內(nèi)核完成所有的 I/O 操作和數(shù)據(jù)拷貝后，內(nèi)核將通知我們的程序。
異步 I/O 和 信號驅(qū)動I/O的區(qū)別是：
1、信號驅(qū)動 I/O 模式下，內(nèi)核在操作可以被操作的時(shí)候通知給我們的應(yīng)用程序發(fā)送SIGIO 消息。
2、異步 I/O 模式下，內(nèi)核在所有的操作都已經(jīng)被內(nèi)核操作結(jié)束之后才會通知我們的應(yīng)用程序。
轉(zhuǎn)自:http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/13222965520112163171778/