同步IO、异步IO、阻塞IO、非阻塞IO

概念剖析

  • 同步
    所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。也就是必须一件事一件事地做,等前一件做完了才能做下一件事。
    例如B/S模式(同步):提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回,这个期间客户端浏览器不能干任何事。
  • 异步
    异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。
    例如 ajax请求(异步): 请求通过事件触发->服务器处理(这是浏览器仍然可以作其他事情)->处理完毕。
  • 阻塞
    阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起(线程进入非可执行状态,在这个状态下,cpu不会给线程分配时间片,即线程暂停运行)。函数只有在得到结果之后才会返回。
    有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来,实际上他是不同的。对于同步调用来说,很多时候当前线程还是激活的,只是从逻辑上当前函数没有返回,它还会抢占cpu去执行其他逻辑,也会主动检测io是否准备好。
  • 非阻塞
    非阻塞和阻塞的概念相对应,指在不能立刻得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,而会立刻返回。

IO模型

  • 阻塞I/O(blocking I/O)
    使用recv的默认参数一直等数据直到拷贝到用户空间,这段时间内进程始终阻塞。
    阻塞I/O
  • 非阻塞I/O(nonblocking I/O)
    改变flags,让recv不管有没有获取到数据都返回,如果没有数据那么一段时间后再调用recv看看,如此循环。但是它只有检查有无数据的时候是非阻塞的,在数据到达的时候依然要等待复制数据到用户空间(等着水将水杯装满),因此它还是同步IO。
    非阻塞I/O
  • IO复用(select,poll和epoll)
    这里在调用recv前先调用select或者poll,这2个系统调用都可以在内核准备好数据(网络数据到达内核)时告知用户进程,这个时候再调用recv一定是有数据的。因此这一过程中它是阻塞于select或poll,而没有阻塞于recv,有人将非阻塞IO定义成在读写操作时没有阻塞于系统调用的IO操作(不包括数据从内核复制到用户空间时的阻塞,因为这相对于网络IO来说确实很短暂),如果按这样理解,这种IO模型也能称之为非阻塞IO模型,但是按POSIX来看,它也是同步IO。
    IO复用
  • 信号驱动IO
    通过调用sigaction注册信号函数,等内核数据准备好的时候系统中断当前程序,执行信号函数(在这里面调用recv)。
    信号驱动IO
  • 异步IO
    调用aio_read,让内核等数据准备好,并且复制到用户进程空间后执行事先指定好的函数。
    异步IO

总结

  1. 数据准备阶段
  2. 内核空间复制回用户空间
    阻塞IO模型、非阻塞IO模型、IO复用模型(select/poll/epoll)、信号驱动IO模型都属于同步IO,因为阶段2是阻塞的(尽管时间很短)。只有异步IO模型是真真正正的异步IO,因为不管在阶段1还是阶段2都可以干别的事。

参考

https://www.cnblogs.com/chaser24/p/6112071.html
https://www.cnblogs.com/euphie/p/6376508.html