软件系统的模块类型有哪些：如何正确理解软件应用系统中关于系统通信的那些事

软件系统的模块类型有哪些：如何正确理解软件应用系统中关于系统通信的那些事告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作（包括将数据从内核复制到我们自己的缓冲区）完成后通知我们。这种模型与前一节介绍的信号驱动模型的主要区别在于：信号驱动I/O是由内核通知我们如何启动一个I/O操作，而异步I/O模型是由内核通知我们I/O操作何时完成。我们调用aio_read函数，给内核传递描述符、缓冲区指针。缓冲区大小和文件偏移，并告诉内核当整个操作完成时如何通知我们。该系统调用立即返回，而且在等到I/O完成期间，我们的进程不被阻塞。异步I/O模型(Asynchronous IO )：I/O复用，我们就可以调用select或者poll，阻塞在这两个系统调用中的某一个，而不是阻塞在真正的I/O系统调用上。我们阻塞与select调用，等待数据报套接字变为可读。当select返回套接字可读这一条件时，我们调用recvfrom把所可读数据报复制到应用进程缓冲区。比较上面两图，I/O复用并不显得

最流行的I/O模型，本书到目前为止的所有例子都使用该模型。默认情形下，所有套接字都是阻塞的。使用UDP而不是TCP为例子的原因在于就UDP而言，数据准备好读取的概念比较简单：要么整个数据报已经收到，要么还没有。对于TCP而言，诸如套接字低水位标记等额外变量开始起作用，道指这个概念复杂。我们把recvfrom函数视为系统调用，因为我们正在区分应用进程和内核。不管如何实现，一般都会从在应用进程空间中国运行切换到在内核空间中运行，一端时间之后再切换回来。 在上图中，进程调用recvfrom，其系统调用直到数据报到达且被复制到应用进程的缓冲区中或者发送错误才返回。最常见的错误是系统调用被信号中断，我们说进程在从调用recvfrom开始到它返回的整段时间内是被阻塞的。recvfrom成功返回后，应用进程开始处理数据报。

非阻塞I/O模型(NoneBlocking I/O)：

进程把一个套接字设置成非阻塞是在通知内核：当所有请求的I/O操作非得把本进程投入睡眠才能完成时，不要把本进程投入睡眠，而是返回一个错误。前三次调用recvfrom时没有数据可返回，因此内核转而立即返回一个EWOULDBLOCK错误。第四次调用recvfrom时已有一个数据报准备好，它被复制到应用进程缓冲区，于是recvfrom成功返回。接着处理数据。当一个应用进程像这样对一个非阻塞描述符循环调用recvfrom时，我们成为轮询，应用进程持续轮询内核，以查看某个操作是否就绪。这么做往往耗费大量CPU时间，不过这种模型偶尔也会遇到。

I/O复用模型(IO Multiplexing)：

I/O复用，我们就可以调用select或者poll，阻塞在这两个系统调用中的某一个，而不是阻塞在真正的I/O系统调用上。我们阻塞与select调用，等待数据报套接字变为可读。当select返回套接字可读这一条件时，我们调用recvfrom把所可读数据报复制到应用进程缓冲区。比较上面两图，I/O复用并不显得有什么优势，事实上由于使用select需要两个而不是单个系统调用，其优势在于可以等待多个描述符就绪。

信号驱动I/O复用模型(Signal Driven IO)：

可以用信号，让内核在描述符就绪时发送SIGIO信号通知我们。称为信号驱动式I/O。我们首先开启套接字的信号驱动式I/O功能，并通过sigaction系统调用安装一个信号处理函数。该系统调用将立即返回，我们的进程继续工作，也就是说它没有被阻塞。当数据报准备好读取时，内核就为该进程产生一个SIGIO信号。我们随后既可以在信号处理函数中调用recvfrom读取数据报，并通知主循环数据已准备好待处理。也可以立即通知循环，让它读取数据报。无论如何处理SIGIO信号，这种模型的优势在于等待数据报到达期间进程不被阻塞。主循环可以继续执行，只要等待来自信号处理函数的通知：既可以是数据已准备好被处理，也可以是数据报已准备好被读取。

异步I/O模型(Asynchronous IO )：

告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作（包括将数据从内核复制到我们自己的缓冲区）完成后通知我们。这种模型与前一节介绍的信号驱动模型的主要区别在于：信号驱动I/O是由内核通知我们如何启动一个I/O操作，而异步I/O模型是由内核通知我们I/O操作何时完成。我们调用aio_read函数，给内核传递描述符、缓冲区指针。缓冲区大小和文件偏移，并告诉内核当整个操作完成时如何通知我们。该系统调用立即返回，而且在等到I/O完成期间，我们的进程不被阻塞。

Java JDK中的I/O 模型：