❲Linux环境开发❳：同异步阻塞的IO模型相关的问题

Posted 2021-04-25 VanillaOpenResty开发

来源：Nicol TAO
原文地址：http://taozj.org/2016/04/Linux%E7%8E%AF%E5%A2%83%E5%BC%80%E5%8F%91%EF%BC%88%E4%B8%80%EF%BC%89%EF%BC%9A%E5%90%8C%E5%BC%82%E6%AD%A5%E3%80%81%E9%98%BB%E5%A1%9E%E7%9A%84IO%E6%A8%A1%E5%9E%8B%E7%9B%B8%E5%85%B3%E7%9A%84%E9%97%AE%E9%A2%98/  

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其实这几个概念可能在实际的开发中并没有什么需要注意的，因为你调用什么函数就知道接下来需要怎么做了，但是如果要确实分清这几个概念的区别和联系，还是需要动动脑筋的。下面这幅图十分的好：

总结来说，区分的关键点在于：
同步-异步：IO资源可用与否是自己去检测，还是依赖于状态、信号、回调等其它机制来通知；
阻塞-非阻塞：IO调用的函数在资源不可用时候是否立即返回，还是被挂起状态直到资源可用；

一、同步阻塞IO

算是最简单最容易理解的模型了，且Linux默认的IO模型就是这样的，比如你用open打开文件或者socket创建套接字而没有显式使用O_NONBLOCK/SOCK_NONBLOCK参数的时候，那么后续使用read/write/recv/send等函数的时候，当资源不可用，应用程序将阻塞在这些调用上面，直到这些调用成功后返回，程序才会继续执行下去。
这时候的阻塞，内核会将程序进程切换到睡眠的状态，当内核完成IO将数据返回到用户态可用的时候，程序会被切换继续运行下去。

二、同步非阻塞IO

通常在open和socket调用时候添加了O_NONBLOCK/SOCK_NONBLOCK标志，或者采用ioctl等机制后续设置了这个标志的时候，当调用上面的IO操作函数时候，如果此时资源不可用，调用会立即返回（通常返回EAGAIN/EWOULDBLOCK错误）。
这个时候应用程序通常的做法是sleep一会儿，或者干点别的事情，然后再次进行IO调用看资源是否可用了。总体来说该方法是比较低效率的，如果忙等待会浪费很多计算资源；且如果休眠时间长或者干别的事情长，那么总体IO响应将会变得很不及时。

三、异步阻塞IO

这其实是一个带阻塞通知的非阻塞IO，是select/poll/epoll函数族的典型情况。从使用上来说，虽然将fd/socket设置为了非阻塞形式，但是select/poll/epoll的调用却是阻塞的，所以这里实际上将阻塞从原先的IO操作转嫁挪动到的资源通知上面了。

四、异步非阻塞IO

最复杂的情况了，在linux中有aio_xxxx()对应的函数族，其最大的特点是程序的执行和IO操作可以重叠执行：程序调用aio_xxxx()后立即返回，然后程序就执行其它的代码了，而内核完成IO操作之后，会通过状态、信号、回调函数等机制完成IO操作之后对应要处理的内容。
Windows的完成端口就是典型的异步非阻塞IO模型。而在Linux环境下，感觉异步非阻塞IO不太遭怎么待见，网站基本的构架都是基于epoll这类异步阻塞IO设计的。我想，这可能是因为异步非阻塞IO的优势不是特别的明显，而异步阻塞IO比较符合一般人的思维编程习惯吧。

本文完！

参考

• 聊聊同步、异步、阻塞与非阻塞(http://blog.jobbole.com/99765/)

• Boost application performance using asynchronous I/O(http://www.ibm.com/developerworks/library/l-async/)

• 使用异步 I/O 大大提高应用程序的性能(http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-async/)

• 聊聊IO多路复用之select、poll、epoll详解(http://blog.jobbole.com/99912/)

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