五种I/O模型简述

I/O（输入/输出）是计算机领域中一个重要的概念。在应用程序中，I/O 操作通常包括从文件，网络或其他设备读取数据，并将数据写入输出端口或其他设备。在操作系统层面，I/O 操作可以分为五种模型：阻塞 I/O，非阻塞 I/O，I/O 多路复用，信号驱动 I/O 和异步 I/O，本文将对这五种模式进行简述。

阻塞 I/O

阻塞 I/O 是最基于的 I/O 模型，它的特点是程序将输入/输出请求发出后，会一直等待直到数据返回，期间不能进行其他操作。在阻塞 I/O 模型下，I/O 操作不会立即返回，而是会阻塞进程，等待数据传输完毕后再进行下一步操作。阻塞 I/O 模型的好处是编写起来简单，容易理解，但其缺点是效率低，会降低系统的并发性能。

非阻塞 I/O

非阻塞 I/O 模型可以理解为阻塞 I/O 模型的一个扩展，它允许程序在输入/输出请求被发出后继续执行其他操作，而不必一直等待数据返回。程序会在 I/O 请求发出后，立即返回，并将控制权交还给应用程序。此时，应用程序可以进行其他操作，但还需要不断地发起I/O 请求来查询数据是否已经到达。非阻塞 I/O 模型虽然没有阻塞 I/O 模型那么高效，但它可以提高系统的并发性能。

I/O 多路复用

I/O 多路复用是一种事件驱动模型，它可以同时监听多个 I/O 操作，一旦其中任何一个 I/O 操作完成，就会通知应用程序，并立即进行下一步操作。在 I/O 多路复用模型下，我们可以同时监听多个输入/输出事件，而不必阻塞线程和进程。这种模型可以提高系统的并发性，同时还能够减少线程或进程的数量。

信号驱动 I/O

信号驱动 I/O 指的是程序向内核注册一个信号处理函数，当数据到达时，内核会通知应用程序并调用该函数。一旦内核通知了应用程序，应用程序就可以将处理函数中的任务提交到线程池中，以便并发处理输入/输出事件。信号驱动 I/O 模型减少了 I/O 阻塞和 CPU 的时间浪费，提高了系统的性能。

异步 I/O

异步 I/O 模型是一种高效的 I/O 机制，应用程序只需将 I/O 请求发送给内核，然后继续执行其他任务，当内核处理完 I/O 请求后，会向应用程序返回结果。在异步 I/O 模型下，I/O 操作不会阻塞应用程序，而是异步地执行，因此可以大大提高系统的性能。但与其他模型不同的是，异步 I/O 模型需要一定的编程技巧，对于初学者来说相对较难。

综上所述，五种 I/O 模型各有优缺点，开发者需要根据实际需要进行选择，以获得 的性能和效率。