四、I/O管理
原创
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四、I/O管理
（1）同步、异步区别？阻塞、非阻塞区别？
同步、异步：
1. 同步是指在发起一个调用之后，调用者需要一直等待调用结果的通知，才能进行后续的操作；
2. 异步是指在发起一个调用之后，调用者不能立即得到调用结果的返回，需要被调用者通过状态、通知和回调来通知调用者。
//需要注意的是，同步/异步强调的是消息通信机制。
阻塞、非阻塞：
1. 阻塞是指在发起一个调用之后，在消息返回之前，当前进（线）程会被挂起，直到有消息返回，当前进程才会被激活；
2. 非阻塞是指在发起一个调用之后，不会阻塞当前进程，而会立即返回。
//需要注意的是，阻塞/非阻塞强调的是等待消息时的状态。
（2）Linux的I/O模型包含哪五种？各自有什么特点？
1. 阻塞IO：调用者调用了某个函数，等待这个函数返回，期间什么也不做，不停的去检查这个函数有没有返回，必须等这个函数返回才能进行下一步动作。
2. 非阻塞IO：非阻塞等待，每隔一段时间就去检测IO事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事。
3. 信号驱动IO：Linux用套接口进行信号驱动IO，安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞，当IO时间就绪，进程收到SIGIO信号。然后处理IO事件。
4. IO复用/多路转接IO：linux用select/poll函数实现IO复用模型，这两个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞IO所不同的是这两个函数可以同时阻塞多个IO操作。而且可以同时对多个读操作、写操作的IO函数进行检测。知道有数据可读或可写时，才真正调用IO操作函数。
5.异步IO：Linux中，可以调用aio_read函数告诉内核描述字缓冲区指针和缓冲区的大小、文件偏移及通知的方式，然后立即返回，当内核将数据拷贝到缓冲区后，再通知应用程序。
- 非阻塞I/O：轮询检查内核数据，直到数据准备好，再拷贝数据到进程，进行数据处理；需要注意的是，拷贝数据的过程中，进程依然是阻塞装填；
- 多路复用I/O：进程调用
select、poll、epoll函数，保持阻塞状态，但与阻塞I/O不同的是，这些函数可以同时处理多个I/O；
- 信号驱动I/O：首先建立一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞，当数据准备好时，进程会收到一个
SIGIO信号，可以在信号处理函数中处理数据；
- 异步I/O：在发起一个调用之后，调用者不能立即得到调用结果的返回，需要被调用者通过状态、通知和回调来通知调用者。
这五种模型的比较如下图所示：
（3）说一说异步编程的事件循环
事件循环就是不停循环等待时间的发生，然后将这个事件的所有处理器，以及它们订阅这个事件的时间顺序依次执行。当这个事件的所有处理器都被执行完毕之后，事件循环就会开始继续等待下一个事件的触发，不断往复。
当同时并发地处理多个请求时，以上的概念也是正确的，可以这样理解：在单个的线程中，事件处理器是一个一个按顺序执行的。即如果某个事件绑定了两个处理器，那么第二个处理器会在第一个处理器执行完毕后，才开始执行。在这个事件的所有处理器都执行完毕之前，事件循环不会去检查是否有新的事件触发。在单个线程中，一切都是有顺序地一个一个地执行的。
（4）SPOOLing技术
为了缓和CPU的高速性与I/O设备低速性之间的矛盾，引入了假脱机技术。
引入输入井和输出井，输入井和输出井是指在磁盘开辟出的两个存储区域。
//输入井模拟脱机输入时的磁盘，用于收容I/O设备输入的数据。
//输出井模拟脱机输出时的磁盘，用于收容用户程序的输出数据。
在SPOOLing技术下，CPU要打印机打印的数据可以先输出到磁盘的输出井中（这个过程由输出进程控制），然后做其他的事情。若打印机此时被占用，则SPOOLing系统就会把这个打印请求挂在等待队列上，待打印机有空时再把数据打印出来。向磁盘输出数据的速度比向打印机输出数据的速度快，因此就节省了时间。
应用：共享打印机
SPOOLinge技术的特点：提高了I/O的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。
以空间换取时间的技术
