linux下socket编程：I/O模型

阻塞IO
    缺省状态下，一个套接字建立以后所处的模式就是阻塞IO模式。这种模式比较好理解，直到有数据到达本地系统调用才返回。如下图所示：



非阻塞IO
    和阻塞IO相对应，不管有没有数据到达系统调用都立即返回。当应用程序采用非阻塞IO模式时，需要使用一个循环操作来不停地测试文件描述符是否可读，这是一个极度浪费CPU资源的操作。如下图所示：



IO多路复用
    IO多路复用是通过调用select或poll函数来实现。和阻塞IO模式相比，把阻塞操作提前，即在调用select或poll时阻塞，后面的真正数据操作并不阻塞。多数复用的高明之处在于它能同时等待多个文件描述符，当文件描述符集中有一个进入就绪状态时，select函数就可以返回。如下图所示：



信号驱动IO

    当文件描述符就绪时，内核使用SIGIO信号通知， 这种模式就是信号驱动模式。在这种模式下，系统调用会立即返回，当数据就绪时，系统会发送SIGIO信号。 实现信号驱动IO需要三步：

    1、一个信号处理函数来进行IO操作(必须先于2和3操作)

    2、设定套接字的拥有者，通过fcntl函数的F_SETOWN参数来实现即fcntl(fd,F_SETOWN,getpid())
    3、套接字允许使用异步IO，通过fcntl函数的F_SETFL命令，O_ASYNC为参数来实现即fcntl(fd,F_SETFL,O_ASYNC)



异步IO
    在AIO下，只需要告诉内核要进行IO操作，内核会立刻返回，具体的IO操作全部由内核来完成，程序会继续往下执行，当IO操作结束后内核会通知程序。与信号驱动IO相比，内核通知的时间点不同，信号驱动IO是在数据就绪时通知，而AIO是IO操作结束时通知。如下图所示：