가장 기본적인 I/O 모델로 linux에서는 모든 소켓 통신이 특별한 설정 없이는 blocking으로 동작한다.
어플리케이션에서 패킷을 수신하기 위해 recvfrom을 호출하면 데이터가 도착하여 패킷을 사용자 버퍼에 복사하기 전까지는 리턴이 되지 않고 멈춰 있는다.
이를 프로세스가 block이 되어 있다고 표현한다.
block이 된 상태에서는 어플리케이션에서 다른 작업을 수행하지 못하고 대기하게 되므로 자원이 낭비된다.
Non-blocking I/O
<내용>
소켓에다가 nonblocking을 세팅하면 데이터가 없을 경우에는 즉시 리턴을 하면서 EWOULDBLOCK 에러를 리턴한다.
데이터가 있을 경우에는 커널에 있는 데이터를 어플리케이션 버퍼에 복사를 하고 리턴을 하게된다.
이와 같은 모델에서는 소켓에 nonblock으로 설정을 하고 loop에서 recvfrom()을 호출하도록 하는데 이를 polling이라고 한다.
이 경우에는 반복적으로 system 호출이 일어나기 때문에 이를 처리하기 위한 CPU 자원이 낭비 된다.
I/O multiplexing
<내용>
select나 poll과 같은 시스템 콜을 이용하여 I/O를 다중화하기 위한 목적으로 사용된다.
select 시스템 콜을 수행하여 데이터가 올때까지 기다리며 데이터가 도착하면 리턴이 된다.
그리고 recvfrom()을 이용하여 어플리케이션 버퍼로 패킷 복사를 수행한다.
이는 blocking I/O와 비교하였을 때 별 차이점이 없는 것으로 보인다.
하지만 select() 시스템 콜은 여러개의 descriptor에서 데이터가 준비되었는지 검사를 수행하여 준비가 된 descriptor가 발견될 경우 리턴을 수행하게 되므로 여러개의 I/O를 처리할 수 있다.
Signal-driven I/O
<내용>
커널에 데이터가 준비 되었을 경우에 SIGIO 라는 시그널을 발생시켜서 데이터의 도착을 알려주는 모델이다.
미리 sigaction() 시스템 콜을 수행하여 시그널 핸들러를 미리 등록해두면 커널이 데이터가 도착할 경우 SIGIO를 어플리케이션으로 발생시킨다.
어플리케이션에서는 등록된 시그널 핸들러가 수행되어 버퍼로 데이터를 복사한다.
이 모델은 데이터가 준비 되기전까지 어플리케이션이 block이 되지 않는다는 것이다.
메인 loop에서는 다른 작업을 처리하거나 대기하면 된다.
Asynchronous I/O
<내용>
Asynchronous I/O 모델은 POSIX 스펙에 정의되어 있으며 aio_ 접두어로 작성된 함수들로 지원된다.
보기에는 signal driven과 유사하게 동작하는 것 같지만 패킷의 복사까지 모두 처리해 주는것이 차이점이다.
aio_read() 시스템 콜을 호출하여 descriptor와 buffer의 포인터, buffer의 크기를 커널에 전달하고 즉시 리턴한다.
커널은 패킷이 도착하고 데이터가 준비되면 해당 어플리케이션 buffer에 복사를 수행한 후 시그널을 발생하여 완료를 알려준다.
Comparison of the I/O Models
<내용>
Asynchronous I/O를 제외하고는 첫번째 단계에서는 block이 되기도 하고 안되기도 하지만
두번째 단계에서는 모두 block이 되며 Asynchronous I/O의 경우에는 block이 발생하지 않는다.
POSIX 표준에는 asynchronous의 경우 다음과 같이 정의되어 있다.
1. A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operation completes.
2. An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked.
이에 따르면 asynchronous I/O를 제외한 나머지는 synchronous I/O이다.
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