I/O模型

Unix 可用的I/O模型主要分为五类：

• 阻塞式I/O
• 非阻塞式I/O
• I/O复用（select / poll）
• 信号驱动I/O
• 异步I/O

一条数据一般会经历两个阶段：

• 等待数据
• 从内核向进程复制数据。

从一个套接字上的输入，一般是等待网络上的数据到达网卡，然后内核从网卡中获取数据并保存在某个缓冲当中，然后将该缓冲的内容复制相应的进程当中。此时进程才可以读取到网络上的数据。

第一阶段网卡将数据保存在内核

• 网卡芯片将模拟信号转为数字信号
• DMA传输：网卡通过DMA（Direct Memory Access）技术，直接将数据写入到内核的Ring Buffer当中。
• 网卡向CPU发起一个硬中断，然后告诉CPU数据到了，来处理。

第二阶段内核协议栈处理

CPU收到硬中断之后，会暂停当前任务，执行终端处理程序：

• 发起软中断：为了不占用CPU太久，硬中断处理程序只做简单标记，然后发起一个软中断，让内核线程稍后处理更为复杂的数据包解析。
• 协议栈解析：内核读取数据，剥离头部信息。
• 放入socket接收缓冲区： 如果数据有效，内核会把有效数据放入该socket对应的内核缓冲区。

此时数据依然在内核当中。

第三阶段内核到用户空间

• 系统调用： 进程调用系统调用(read, recv等)，陷入内核态。
• CPU拷贝【比较耗时的步骤】：CPU必须亲自介入，将数据从内核的socket接收缓冲区，完整的复制到用户进程缓冲区。
• 进程唤醒：拷贝完成后，系统调用返回，进程从内核态返回到用户态，终于取走了数据。