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IO操作构成
- 步骤一 : 准备数据，将数据从存储介质(例如硬盘、Socket等)加载到内核缓存。
- 步骤二 : 拷贝数据，将数据从内核缓存拷贝到用户内存。
阻塞IO
在Linux中，默认情况下所有的Socket都是阻塞IO。一个典型的阻塞读IO操作如下图所示:
当应用进程调用了recvfrom这个系统调用，操作系统内核就开始了IO的第一个阶段 : 准备数据。
对于网络IO来说，很多情况下数据并不能一次性到达 (比如，还没有收到一个完整的UDP包 )，此时操作系统内核需要等待完整的数据到来。
此时，应用进程整个进程会被阻塞。
当操作系统内核数据准备好了，它会将数据从内核缓存中拷贝到应用内存，应用进程才解除阻塞的状态，重新运行。
所以，阻塞IO的特点就是在IO操作的两个阶段准备数据和拷贝数据都被阻塞了。
非阻塞IO
Linux下，可以通过设置Socket使其变为非阻塞IO。一个典型的非阻塞读IO操作如下图所示:
当应用进程recvfrom这个系统调用，如果操作系统内核中的数据还没有准备好，那么它并不会阻塞应用进程，而是立刻返回一个error。从应用进程角度讲 ，它发起一个read操作后，并不需要阻塞，而是马上就得到了一个结果。当用户进程判断结果为error时，它能够判断数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。
一旦操作系统内核中的数据准备完成，并且又再次收到了用户进程的read操作，那么它立刻将数据拷贝到了用户内存，然后成功标识。
所以，在非阻塞式IO中，用户进程需要不断的轮询操作系统内核数据是否准备好。
阻塞IO与非阻塞IO区别
阻塞IO : 应用进程在准备数据和拷贝数据两个阶段等待数据。
非阻塞IO : 应用进程在准备数据阶段轮询，在拷贝数据阶段等待数据。
注 : 阻塞IO和非阻塞IO均为同步IO。
异步IO
一个典型的异步读IO操作如下图所示:
异步IO的读取操作(aio_read)会通知内核进行读取操作并将数据拷贝至进程中，并通知内核进程整个操作全部完成后的回调函数。
读取操作发出后会立刻返回，程序可以进行其它的操作，所有的读取、拷贝工作都由内核完成。
完成以后，内核调用绑定的回调函数来处理数据。
非阻塞IO与异步IO区别
非阻塞IO : 应用进程在准备数据阶段轮询，在拷贝数据阶段等待数据。
异步IO : 应用进程在准备数据和拷贝数据两个阶段均不等待，可以进行其他操作。