Linux 非阻塞 IO 模型简介 (linux非阻塞i o模型)

在网络编程领域中，I/O（Input/Output）操作是常见的操作之一。由于网络操作涉及到数据传输，必然存在传输过程中的阻塞问题。如果一个操作在传输数据时遇到阻塞，那么程序就会停下来等待传输完成，这样就会导致程序在等待的过程中处于空闲状态，从而影响整个程序的运行效率，为了解决这个问题，Linux 采用了非阻塞 IO 模型。下面我们就简要介绍一下这个模型。

1. 阻塞 IO 模型

在传统的阻塞 IO 模型中，当一个 I/O 操作被阻塞时，程序会停止执行，直到相应的操作完成后程序才会继续执行。以一个简单的网络编程流程为例，客户端向服务器发送数据，服务器将数据读取出来，并将处理结果返回给客户端，客户端接收到处理结果后再做出后续操作，这样的流程中，如果客户端发送数据的过程中发生阻塞，那么整个程序就会处于等待状态，直到数据发送成功才会继续执行后续的操作。

2. 非阻塞 IO 模型

为了解决传统阻塞 IO 模型中存在的问题，Linux 提出了一种新的模型——非阻塞 IO 模型。非阻塞 IO 模型的核心思想是将数据传输过程中的阻塞改为非阻塞，当一个操作遇到阻塞时，不再将程序挂起等待，而是立即返回一个 EAGN 或 EWOULDBLOCK 错误，告诉用户进程现在没有数据可读或可写，用户进程就可以继续执行其他操作而不必等待。

3. select/poll/epoll 三种 IO 复用技术

为了实现非阻塞 IO 模型，Linux 提供了三种 IO 复用技术，分别是 select、poll 和 epoll。这三种技术的本质都是在 I/O 操作上设置一个观察者，从而实现对多个文件描述符（socket）的异步控制。这样我们就可以同时监听多个文件描述符上的事件，只有当有一个或多个文件描述符有事件发生时，才会触发相应的回调函数来处理这些事件，这就是所谓的“异步回调”，在这个回调函数中可以读取或写入数据，实现相应的数据传输。

三种技术的区别在于它们的实现方式不同。select 是最传统的一种基于轮询的 IO 复用技术，它可以同时控制的文件描述符数量有限，而且每次调用 select 都会扫描整个文件描述符，导致效率较低。poll 和 select 类似，它也是基于轮询的，但是它可以控制的文件描述符数量没有限制，而且 poll 支持动态增加或删除文件描述符。epoll 是最新的 IO 复用技术，它采用回调机制，只在有 I/O 事件到来时出发处理函数，因此效率比 select 和 poll 要高很多，它也支持动态添加或删除文件描述符。

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本文简要介绍了 Linux 中非阻塞 IO 模型的实现原理和相应的技术，其中 select、poll 和 epoll 三种 IO 复用技术，是实现非阻塞 IO 模型的核心补充手段。对于网络编程人员来说，理解非阻塞 IO 模型的原理、特点和应用，能够帮助他们更好地编写高效的网络编程代码，提高程序的运行效率和稳定性。