Linux IO模型全解析（五种IO模型与非阻塞IO入门教程）

五种IO模型详解

1. 阻塞IO

阻塞IO是最简单的IO模型。当应用程序发起一个IO操作（如读取文件），它会一直等待，直到数据准备好才继续执行。这就像你在餐厅点餐，必须等到厨师做好菜才能吃。虽然简单，但效率低，因为程序在等待时什么也做不了。

2. 非阻塞IO

非阻塞IO允许应用程序在发起IO操作后立即返回，而不必等待。程序可以定期检查数据是否就绪，从而在等待期间执行其他任务。这就像在餐厅点餐后，你可以去逛街，时不时回来查看菜品是否做好。非阻塞IO提高了资源利用率，是现代高并发应用的基础。

3. IO多路复用

IO多路复用是一种高级IO模型，使用select、poll或epoll系统调用同时监控多个文件描述符。当任何一个描述符就绪时，应用程序才进行处理。这就像餐厅服务员同时照看多张桌子，提高了效率。IO多路复用是构建高性能服务器的关键。

4. 信号驱动IO

在信号驱动IO中，应用程序先发起一个IO操作，然后当数据就绪时，内核会发送一个信号通知程序。这类似于餐厅通过叫号系统通知你取餐。虽然减少了轮询开销，但实现复杂，使用较少。

5. 异步IO

异步IO是最高效的模型。应用程序发起IO操作后，立即继续执行其他代码；当整个IO操作完成时，内核会通知程序。这就像在餐厅点餐后，厨房会直接把菜送到你桌上，你完全不用等待。异步IO在Linux中通过aio系列函数实现。

非阻塞IO深入探讨

现在，让我们聚焦于非阻塞IO。在Linux中，可以通过设置文件描述符为非阻塞模式来实现。例如，使用fcntl函数设置O_NONBLOCK标志。这样，当读取或写入数据时，如果资源暂不可用，系统调用会立即返回一个错误（如EAGAIN），而不是阻塞。

非阻塞IO常与IO多路复用结合使用，以构建高并发网络应用。例如，在Web服务器中，使用epoll监控多个客户端连接，当有数据可读时，才进行非阻塞读取，避免线程阻塞。

总结一下，理解Linux IO模型对于开发高效应用程序至关重要。从简单的阻塞IO到复杂的异步IO，每种模型都有其适用场景。非阻塞IO作为一种平衡简单性和性能的选择，被广泛使用。希望本教程能帮助你入门！