信号驱动 I/O

信号驱动 I/O (Signal-Driven I/O) 是一种“内核主动通知”的模型。它通过信号机制让进程在数据就绪时获得通知。

核心逻辑

进程预先向内核注册一个信号处理函数，然后立即返回。当数据就绪时，内核发送 SIGIO 信号触发回调。

异步通知：第一阶段（等待数据）完全非阻塞，进程可以执行其他逻辑。
信号回调：数据到达内核缓冲区后，内核通过信号 (Signal) 主动唤醒进程。
两阶段特征：
- 阶段一：非阻塞（等待数据）。
- 阶段二：阻塞（数据从内核拷贝到用户空间）。

执行流程

sequenceDiagram
    participant U as 用户进程
    participant K as 内核 (Kernel)
    
    U->>K: sigaction (注册信号处理函数)
    K-->>U: 立即返回
    Note over U: 执行其他任务
    Note over K: 数据就绪
    K->>U: 发送 SIGIO 信号
    Note over U: 触发信号处理程序
    U->>K: recvfrom (读取数据)
    Note over K: 阶段 2: 拷贝数据
    K->>U: 返回数据

优劣对比

优点：等待数据期间进程完全自由，无需轮询，CPU 利用率高。
缺点：
- 编程复杂：信号处理函数需考虑异步安全和可重入性。
- TCP 局限性：TCP 产生信号过于频繁（握手、挥手、数据到达均触发），导致应用层难以区分事件。主要用于 UDP。

类比：去餐厅点餐，点完后服务员给你一个取餐铃。你可以回座位看书，铃声响了（信号）再去柜台端菜（拷贝数据）。端菜的过程你依然需要亲自参与。