“曾有这份真挚的真爱放到我面前，但我没珍视，等我丧失的时候我才木患，世间最伤痛的事无愧。”这是影片《射雕》中的Dharmapuri，普贤与紫霞仙子最终还是没佳偶成眷属。然而他们今天介绍的主角-I/O与使用者，二者却是经历了各种考验，最后终成眷属了～

那么什么是IO呢？

说到IO就得说到操作方式控制系统Linux，在Linux的世界里，一切都是文档，都是一串二进制流，不管是socket、FIFO、管道、终端，全被是文档，全被是流。信息交换的操作过程是对流展开统计数据的收发操作方式，也是IO操作方式（Input/Output）。而计算机世界里有这么多的流，透过文档配置文档就能知道操作方式哪个流了，通常是创建一个socket套传输层就会产生一个文档配置文档，所以对文档配置文档的操作方式也是对socket的操作方式，往里写入统计数据初始化write，读统计数据初始化read。

在介绍I/O数学模型之前，他们要给大家先普及两个概念：Mach内部空间和使用者内部空间。简单来说，是操作方式控制系统在设计时为了让各个模块各干各的事，分割了相同的地盘。现代操作方式控制系统采用虚拟存储器，有32位和64位操作方式控制系统，因而寻址地址（虚拟存储内部空间）包涵4G（2的32平方根）、17179869184G（2的64平方根）。操作方式控制系统的核心是Mach，对上能出访受保护的内存内部空间，对下能出访底层硬件设备。为了Mach安全，保障使用者民主化无法直接操作方式Mach，因而操作方式控制系统把虚拟内部空间分割为使用者内部空间和Mach内部空间。使用者内部空间继续执行使用者自己的代码时，处在使用者态；透过控制系统初始化步入Mach继续执行时，处在Mach态。

讲完了使用者内部空间、Mach内部空间、使用者态、Mach态，步入今天的主题I/O。故事的开始是使用者在后端发动的允诺，当使用者在后端发动一个允诺时，他们知道的路径是该允诺透过互联网传达给到后端，后端经过业务流程初始化、统计数据库初始化等将结论计算出来，再传达给到后端展示结论给使用者。事实上，这背后还有更复杂的技术原理。从整座软件控制系统来看，除了业务流程之外、还包涵操作方式控制系统、硬件天然资源，因而整座使用者允诺的处置必定是软硬件都在参与。整座协同的操作过程就像人饿了要吃饭一样，身体转交到饿了的接收者，经由神经系统处置想吃肉，再透过眼睛看到酱料、双腿以获取酱料、双手烹饪，经过嘴巴消化之后，反馈给神经系统饱了的接收者。

整座web允诺继续执行的操作过程如下：

使用者在插件发动允诺到伺服器存储设备；

伺服器存储设备转交到允诺后转给Mach处置；

Mach依照允诺对应的套传输层，将允诺交给工作在使用者内部空间的web伺服器民主化；

web伺服器民主化依照使用者允诺，向Mach展开控制系统初始化，申请适当天然资源；

当web伺服器民主化允诺的是存放到本地硬盘上的天然资源，Mach会透过BIOS连接硬盘；

Mach初始化硬盘，以获取适当的天然资源；

Mach将天然资源存放到自己的缓存区并通知web伺服器民主化；

web伺服器民主化透过控制系统初始化取得天然资源，并把它导入到民主化自己的缓冲区中；

web伺服器民主化形成积极响应，透过控制系统初始化再次发送给Mach积极响应允诺；

Mach将积极响应发送给存储设备；

存储设备把积极响应结论传达给到使用者。

在整座允诺的继续执行操作过程中，有两次IO操作方式，第一次是插件允诺的互联网I/O，第二次是web伺服器允诺硬盘I/O。因而当插件处置使用者允诺缓慢时，网络管理和研发也会关注互联网IO和硬盘IO的情况；监视控制系统也会包涵互联网随机存取速度、互联网发送转交包数量、硬盘随机存取速度等指标的监视。

讲完了为什么控制系统需要I/O，他们再来看看I/O有哪些数学模型？依照继续执行操作过程和通信操作过程的相同，IO数学模型分为堵塞型、非堵塞型、IO复用型、信号驱动型IO、异步IO。简单来说，是这五个数学模型的相同在于等候统计数据准备阶段、将统计数据从Mach复制到民主化中这两个阶段不相同。

堵塞IO，即在IO操作方式继续执行时，所有其他相关的操作方式都无法展开，直至IO操作方式继续执行完成。当在Mach继续执行IO操作方式时，插件初始化IO的recvform函数，将插件调起，不给它分配CPU时间片，步入堵塞状态后直至IO操作方式结束才返回结论；如果控制系统Mach统计数据没准备好，那么就一直处置等候状态。整座操作过程就像你在餐馆点菜一样，确认好菜单后服务员会传达给到后厨，在整座期间内你只能待在餐桌，哪里都无法去，处在堵塞等候状态，直至菜做好了，上菜后才能走动。

非堵塞IO，即在IO操作方式继续执行时，其他的相关操作方式也能展开。使用者缓存向Mach发动IO允诺时，因为Mach继续执行也需要时间，所以先返回给使用者一个状态值“EWOULDBLOCK”，在操作方式继续执行操作过程期间，使用者缓存不断的轮询IO允诺，直至读取到统计数据。整座操作过程就像你在餐馆点菜一样，点好菜后服务员会给你个订单和号码牌，你能到处走动，也能去问厨师菜好了没？直至上菜完成.

IO复用型，即堵塞多个I/O操作方式。在堵塞IO数学模型中，当有IO操作方式展开时，控制系统民主化会被调起，这样带来的是效率低，因为一个缓存只能处置一个套传输层的I/O事件。改进方法是初始化select和poll函数，当监听到有读或写操作方式的I/O函数时，select函数就会被初始化，堵塞多个I/O操作方式，直至Mach监听到有统计数据返回时，select就反馈统计数据准备好了，控制系统再初始化recvfrom处置统计数据。整座操作过程就好像在餐馆点菜就餐一样，餐馆的客人非常多，但是厨师比较少，厨师一次只能回答一个客人的问题（如菜好了没？），当有了服务员的存在后，他们只需要向服务员点菜、下单、取菜、付费就能了，服务员就像他们的select函数，监听多个客人的下单、上菜、买单事件，直至整座任务完成。

信号驱动型IO，即透过监听信号来处置IO操作方式，省去了select函数的堵塞与轮询。整座实现方法是在Socket套传输层上安装一个信号处置函数，展开信号驱动I/O，使用者民主化继续运行并不堵塞。当统计数据准备好时，民主化就会收到一个sigio信号，此时便可初始化recvfrom读取统计数据。整座操作过程就像在餐馆就餐一样，在餐桌上有智能计菜仪，随时感知做菜的进度，当有菜做好时，智能计菜仪便感知到了，通知服务员或客人取菜。

异步IO数学模型，即同时并行多件事情。使用者民主化发动IO操作方式后，大话西游私服，就去做其他的事情了，Mach接受到使用者民主化的消息时，会立刻返回结论并同时等到统计数据准备完成，再将统计数据复制到使用者内存，当所有的操作方式都完成时，Mach给使用者民主化发送信号告诉它事情已搞定。整座操作过程就像在餐馆就餐一样，客人下单后，厨师直接接单，当有菜做好时，厨师告诉使用者，菜做好了。

在上述他们介绍了五种IO数学模型，五个IO数学模型对比如下图所示：

经过本文的讲解，大话西游公益服，大家对计算机世界的IO掌握了吗？他们的统计数据经过了九九八十一道关卡，才最终在电脑、iPad、手机等各个终端展现给到使用者，每一条统计数据都不容易，且行且珍视噢～

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