【linux高级IO】理解五种IO模型

在Linux环境下，理解不同的IO模型对于高效地编写并发程序是非常重要的。以下是五种常见的IO模型：

1. 阻塞IO模型（Blocking IO）
2. 非阻塞IO模型（Non-blocking IO）
3. IO多路复用模型（IO Multiplexing）
4. 信号驱动IO模型（Signal Driven IO）
5. 异步IO模型（Asynchronous IO）

解释和示例代码：

1. 阻塞IO模型：

   在这种模型中，进程会一直等待直到数据准备好，进而可以读写。这是最常见的IO模型，默认情况下所有的socket都是阻塞的。

int socket, n;
char buffer[1024];
socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
connect(socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
 
// 阻塞IO操作
n = recv(socket, buffer, 1024, 0);

2. 非阻塞IO模型：

   在这种模型中，如果数据没有准备好，进程会立即返回一个错误，而不是等待数据准备好。

int socket, n;
char buffer[1024];
socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 
// 设置socket为非阻塞
fcntl(socket, F_SETFL, O_NONBLOCK);
connect(socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
 
// 尝试非阻塞IO操作
n = recv(socket, buffer, 1024, 0);
// 如果数据没有准备好，n会返回-1，errno设置为EWOULDBLOCK

3. IO多路复用模型：

   这种模型使用select或poll函数来监视多个文件描述符，当其中任何一个描述符准备好（可读、可写）时，就进行相应的IO操作。

int socket, n;
char buffer[1024];
fd_set read_set;
struct timeval timeout;
socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 
// 初始化文件描述符集合
FD_ZERO(&read_set);
FD_SET(socket, &read_set);
 
// 设置超时时间
timeout.tv_sec = 1;
timeout.tv_usec = 0;
 
// IO多路复用
n = select(socket + 1, &read_set, NULL, NULL, &timeout);
if (n > 0) {
    // 数据准备好，可以读取
    n = recv(socket, buffer, 1024, 0);
}

4. 信号驱动IO模型：

   在这种模型中，进程使用sigaction系统调用来注册一个信号处理函数，当数据准备好时，就发送一个信号，然后在信号处理函数中进行IO操作。

// 信号处理函数
void sig_handler(int sig) {
    int n;
    char buffer[1024];
    // 在这里执行IO操作
    n = recv(socket, buffer, 1024, 0);
}
 
int socket;
struct sigaction act;
socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 
// 设置信号处理函数
act.sa_handler = sig_handler;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
sigaction(SIGIO, &act, 0);
 
// 启用信号驱动IO
fcntl