Linux网络编程中IO模型指的是什么

阻塞IO

非阻塞IO

当用户进程发出read操作时，如果kernel中的数据还没有准备好，那么它并不会block用户进程，而是立刻返回一个error。用户进程判断结果是一个error时，它就知道数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了，并且又再次收到了用户进程的system call，那么它马上就将数据拷贝到了用户内存，然后返回。

非阻塞IO模式下用户进程需要不断地询问内核的数据准备好了没有。

Linux下可以通过设置socket使其变为non-blocking。

IO多路复用

kernel会"监视"所有select负责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。这个时候用户进程再调用read操作，将数据从kernel拷贝到用户进程。

int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

select 函数监视的文件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds。调用后select函数会阻塞，直到有描述副就绪（有数据可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，可以通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。

select的一个缺点在于单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，在Linux上一般为1024。

poll使用一个 pollfd的指针实现。

int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);

pollfd结构包含了要监视的event和发生的event

struct pollfd { int fd; /* file descriptor */short events; /* requested events to watch */short revents; /* returned events witnessed */ };

和select函数一样，poll返回后，需要遍历pollfd来获取就绪的描述符。poll没有监听最大数量限制。

epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关心的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，采用监听回调的机制，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次，避免再次遍历就绪的文件描述符列表。

epoll的操作过程需要三个接口：

int epoll_create(int size)； int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)； int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

int epoll_create(int size)：

创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event):

对指定描述符fd执行op操作。

- epfd：是epoll_create()的返回值。

- op：表示op操作，用三个宏来表示：添加EPOLL_CTL_ADD，删除EPOLL_CTL_DEL，修改EPOLL_CTL_MOD。分别添加、删除和修改对fd的监听事件。

- fd：是需要监听的fd（文件描述符）

- epoll_event：是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下：

struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events */ epoll_data_t data; /* User data variable */ }; //events可以是以下几个宏的集合：EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）； EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写； EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）； EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误； EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断； EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。 EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)：

等待epfd上的io事件，最多返回maxevents个事件。

参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents告之内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。

LT（level trigger，水平触发）模式：当epoll_wait检测到描述符就绪，将此事件通知应用程序，应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll_wait时，会再次响应应用程序并通知此事件。LT模式是默认的工作模式。

LT模式同时支持阻塞和非阻塞socket。

ET（edge trigger，边缘触发）模式：当epoll_wait检测到描述符就绪，将此事件通知应用程序，应用程序必须立即处理该事件。如果不处理，下次调用epoll_wait时，不会再次响应应用程序并通知此事件。

ET是高速工作方式，只支持非阻塞socket。ET模式减少了epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。

异步IO

信号驱动IO