一文搞懂BIO、NIO、I/O多路復用與異步AIO
1. IO操作本質
4. 數據的復制過程是不消耗CPU的
2. BIO 阻塞模式I/O
舉個例子：
一個人去 商店買一把菜刀，
他到商店問老板有沒有菜刀（發起系統調用）
如果有（表示在內核緩沖區有需要的數據）
老板直接把菜刀給買家（從內核緩沖區拷貝到用戶緩沖區）
這個過程買家一直在等待
如果沒有，商店老板會向工廠下訂單（IO操作，等待數據准備好）
工廠把菜刀運給老板（進入到內核緩沖區）
老板把菜刀給買家（從內核緩沖區拷貝到用戶緩沖區）
這個過程買家一直在等待
是同步io
3. NIO 非阻塞模式I/O
用戶進程發起請求，如果數據沒有准備好，那么立刻告知用戶進程未准備好；此時用戶進程可選擇繼續發起請求、或者先去做其他事情，稍后再回來繼續發請求，直到被告知數據准備完畢，可以開始接收為止； 數據會由用戶進程完成拷貝
舉個例子： 一個人去 商店買一把菜刀， 他到商店問老板有沒有菜刀（發起系統調用） 老板說沒有，在向工廠進貨（返回狀態） 買家去別地方玩了會，又回來問，菜刀到了么（發起系統調用） 老板說還沒有（返回狀態） 買家又去玩了會（不斷輪詢） 最后一次再問，菜刀有了（數據准備好了） 老板把菜刀遞給買家（從內核緩沖區拷貝到用戶緩沖區） 整個過程輪詢+等待：輪詢時沒有等待，可以做其他事，從內核緩沖區拷貝到用戶緩沖區需要等待 是同步io
4. I/O多路復用模型
類似BIO，只不過找了一個代理，來掛起等待，並能同時監聽多個請求； 數據會由用戶進程完成拷貝
舉個例子：多個人去 一個商店買菜刀， 多個人給老板打電話，說我要買菜刀（發起系統調用） 老板把每個人都記錄下來（放到select中） 老板去工廠進貨（IO操作） 有貨了，再挨個通知買到的人，來取刀（通知/返回可讀條件） 買家來到商店等待，老板把到給買家（從內核緩沖區拷貝到用戶緩沖區） 多路復用：老板可以同時接受很多請求（select模型最大1024個，epoll模型）， 但是老板把到給買家這個過程，還需要等待， 是同步io
select本質也是輪詢最多可以監聽1024個，而epoll模型是事件驅動，好了會主動告訴你
-select：小明，你寫好了么？小紅你寫好了么?.......
-epoll：同學寫好了，舉手告訴老師來檢查（nginx、tornado用的是epoll）windows平台不支持epoll，用的是select
5. 異步IO-AIO
發起請求立刻得到回復，不用掛起等待； 數據會由內核進程主動完成拷貝，目前不成熟
舉個例子：還是買菜刀
現在是網上下單到商店（系統調用）
商店確認（返回）
商店去進貨（io操作）
商店收到貨把貨發個賣家（從內核緩沖區拷貝到用戶緩沖區）
買家收到貨（指定信號）
整個過程無等待
異步io
- 同步I/O與異步I/O判斷依據是，是否會導致用戶進程阻塞
- BIO中socket直接阻塞等待（用戶進程主動等待，並在拷貝時也等待）
- NIO中將數據從內核空間拷貝到用戶空間時阻塞（用戶進程主動詢問，並在拷貝時等待）
- IO Multiplexing中select等函數為阻塞、拷貝數據時也阻塞（用戶進程主動等待，並在拷貝時也等待）
- AIO中從始至終用戶進程都沒有阻塞（用戶進程是被動的）