【Linux网络编程】高级IO——五种IO模型

在Linux系统中，有五种IO模型：

1. 阻塞IO（blocking IO）
2. 非阻塞IO（nonblocking IO）
3. IO多路复用（IO multiplexing）
4. 信号驱动IO（signal driven IO）
5. 异步IO（asynchronous IO）

解释和示例代码：

1. 阻塞IO：

   默认情况下，所有的socket都是阻塞的。

int client_fd;
// ...
char buffer[1024];
ssize_t bytes_read = recv(client_fd, buffer, 1024, 0);
// 如果没有数据可读，进程会被阻塞，直到有数据可读

2. 非阻塞IO：

   可以通过设置socket为非阻塞模式来避免阻塞。

int client_fd;
// ...
char buffer[1024];
ssize_t bytes_read;
 
// 设置socket为非阻塞模式
int flags = fcntl(client_fd, F_GETFL);
fcntl(client_fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
 
while ((bytes_read = recv(client_fd, buffer, 1024, 0)) == -1) {
    if (errno != EAGAIN) {
        // 发生了其他错误
        break;
    }
    // 没有数据可读，返回EAGAIN错误
}
// 如果没有数据可读，recv会返回-1，errno设置为EAGAIN，而不是阻塞

3. IO多路复用：

   IO多路复用通过select、poll或epoll系统调用来同时监听多个文件描述符。

int client_fd;
// ...
fd_set read_fds;
struct timeval timeout;
 
// 初始化文件描述符集合和超时时间
FD_ZERO(&read_fds);
FD_SET(client_fd, &read_fds);
timeout.tv_sec = 5;
timeout.tv_usec = 0;
 
// 使用select等待数据
if (select(client_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &timeout) > 0) {
    // 数据可读
    char buffer[1024];
    recv(client_fd, buffer, 1024, 0);
}
// select会阻塞，直到有文件描述符变得可读、可写、有异常或超时

4. 信号驱动IO：

   这种模型通常不使用，因为它的性能不如其他模型。

5. 异步IO：

   异步IO模型是通过aio_read系列函数实现的。

struct aiocb my_aiocb;
char buffer[1024];
 
// 初始化aiocb结构体
my_aiocb.aio_fildes = client_fd;
my_aiocb.aio_buf = buffer;
my_aiocb.aio_nbytes = 1024;
my_aiocb.aio_offset = 0;
my_aiocb.aio_sigevent.sigev_notify = SIGEV_NONE;
 
// 发起异步读操作
if (aio_read(&my_aiocb) < 0) {
    // 异步读失败
}
// 异步读操作会立即返回，数据读取在后台完成

在实际应用中，常用的是非阻塞IO和IO多路复用。非阻塞IO适合写异步逻辑，而IO多路复用既可以实现同步逻辑，也可以实现异步逻辑。