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python入門開發學習筆記之了解各IO模型對比

編輯:Python

本節重點

  • 了解各IO模型對比

本節時長需控制在15分鐘內

IO模型比較分析

到目前為止,已經將四個IO Model都介紹完了。現在回過頭來回答最初的那幾個問題:blocking和non-blocking的區別在哪,synchronous IO和asynchronous IO的區別在哪。
先回答最簡單的這個:blocking vs non-blocking。前面的介紹中其實已經很明確的說明了這兩者的區別。調用blocking IO會一直block住對應的進程直到操作完成,而non-blocking IO在kernel還准備數據的情況下會立刻返回。

再說明synchronous IO和asynchronous IO的區別之前,需要先給出兩者的定義。Stevens給出的定義(其實是POSIX的定義)是這樣子的:
A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operationcompletes;
An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked;
兩者的區別就在於synchronous IO做”IO operation”的時候會將process阻塞。按照這個定義,四個IO模型可以分為兩大類,
之前所述的blocking IO,non-blocking IO,IO multiplexing都屬於synchronous IO這一類,而 asynchronous I/O後一類 。
有人可能會說,non-blocking IO並沒有被block啊。這裡有個非常“狡猾”的地方,定義中所指的”IO operation”是指真實的IO操作,
就是例子中的recvfrom這個system call。non-blocking IO在執行recvfrom這個system call的時候,如果kernel的數據沒有准備好,
這時候不會block進程。但是,當kernel中數據准備好的時候,recvfrom會將數據從kernel拷貝到用戶內存中,這個時候進程是被block了,
在這段時間內,進程是被block的。而asynchronous IO則不一樣,當進程發起IO 操作之後,就直接返回再也不理睬了,直到kernel發送一個信號,
告訴進程說IO完成。在這整個過程中,進程完全沒有被block。
各個IO Model的比較如圖所示:

經過上面的介紹,會發現non-blocking IO和asynchronous IO的區別還是很明顯的。在non-blocking IO中,雖然進程大部分時間都不會被block,但是它仍然要求進程去主動的check,並且當數據准備完成以後,也需要進程主動的再次調用recvfrom來將數據拷貝到用戶內存。而asynchronous IO則完全不同。它就像是用戶進程將整個IO操作交給了他人(kernel)完成,然後他人做完後發信號通知。在此期間,用戶進程不需要去檢查IO操作的狀態,也不需要主動的去拷貝數據。


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