Unix 5 種 IO 模型的圖解分析和比較

（轉自 http://blog.csdn.net/blueboy2000/archive/2009/08/26/4485874.aspx ）

Unix 下共有五種 I/O 模型

l ????????? 阻塞 I/O

l ????????? 非阻塞 I/O

l ????????? I/O 復用（ select 和 poll ）

l ????????? 信號驅動 I/O （ SIGIO ）

l ????????? 異步 I/O （ Posix.1 的 aio_ 系列函數）

l ????????? 阻塞 I/O 模型

應用程序調用一個 IO 函數，導致應用程序阻塞，等待數據準備好。

如果數據沒有準備好，一直等待。。。。

數據準備好了，從內核拷貝到用戶空， IO 函數返回成功指示。

在這種模式下，基本上 IO 操作都會用一個 Work Thread 來進行（ Java ）。

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l ????????? 非阻塞 I/O 模型

我們把一個套接口設置為非阻塞就是告訴內核，當所請求的 I/O 操作無法完成時，不要將進程睡眠，而是返回一個錯誤。這樣我們的 I/O 操作函數將不斷的測試數據是否已經準備好，如果沒有準備好，繼續測試，直到數據準備好為止。在這個不斷測試的過程中，會大量的占用 CPU 的時間。

l ????????? I/O 復用模型

I/O 復用模型會用到 select 或者 poll 函數，這兩個函數也會使進程阻塞，但是和阻塞 I/O 所不同的是，這兩個函數可以同時阻塞多個 I/O 操作。而且可以同時對多個讀操作，多個寫操作的 I/O 函數進行檢測，直到有數據可讀或可寫時，才真正調用 I/O 操作函數。

目前Java 只能支持到多路復用一級，在這種模式下，在一個線程里面以阻塞的模式監聽連接，優點在于不用開過多的線程以阻塞的模式等待連接。

l ????????? 信號驅動 I/O 模型

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首先我們允許套接口進行信號驅動 I/O, 并安裝一個信號處理函數，進程繼續運行并不阻塞。當數據準備好時，進程會收到一個 SIGIO 信號，可以在信號處理函數中調用 I/O 操作函數處理數據。

l ????????? 異步 I/O 模型

調用 aio_read 函數，告訴內核描述字，緩沖區指針，緩沖區大小，文件偏移以及通知的方式，然后立即返回。當 內核 將數據拷貝到緩沖區后，再通知應用程序。

這個操作和信號驅動的區別就是：異步模式等操作完畢后才通知用戶程序而信號驅動模式在數據到來時就通知用戶程序。

幾種 I/O 模型的比較

前四種模型的區別是第一階段，第二階段基本相同，都是將數據從內核拷貝到調用者的緩沖區。而異步 I/O 的兩個階段都不同于前四個模型。

同步 I/O 和異步 I/O

a. 同步 I/O 操作引起請求進程阻塞，直到 I/O 操作完成。異步 I/O 操作不引起請求進程阻塞。

b. 我們的前四個模型都是同步 I/O ，只有最后一個異步 I/O 模型是異步 I/O 。

Java nio 和多路復用

java 1.4 nio 提供的 select ，這是一種多路復用 I/O （ multiplexed non-blocking I/O ）模型，底層是使用 select 或者 poll 。 I/O 復用就是，阻塞在 select 或者 poll 系統調用的某一個之上，而不是阻塞在真正的 I/O 系統調用之上。 JDK 5.0 update 9 和 JDK 6.0 在 linux 下支持使用 epoll ，可以提高并發 idle connection 的性能（ http://blogs.sun.com/alanb/entry/epoll ）。

"BIO是指阻塞IO方式，即讀和寫必須為同步方式，NIO是指異步讀，同步寫的方式，AIO是指異步讀，異步寫的方式。
在網絡協議上java對于TCP/IP和UDP/IP均支持，在網絡IO的操作上，目前java僅支持BIO和NIO兩種方式。"