BIO，NIO，阻塞，非阻塞，你懂了吗

Posted 2022-04-30 idea-persistence

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了BIO，NIO，阻塞，非阻塞，你懂了吗相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一般来说，一个输入操作通常包括两个阶段：

1、等待数据准备好；
2、从内核向进程复制数据

是否同步的判断依据是：是否针对的整个过程，即2个阶段，是否有阻塞

是否阻塞的判断依据是：按程序等待消息通知时的状态角度来说的，，即针对第一阶段来说

例子很形象：

https://my.oschina.net/u/1859679/blog/1839169

Linux 认为

1、用系统调用 read 从 socket 里读取 一段数据
2、用系统调用read 从 一个磁盘文件读取一段数据到 内核

分网路IO 和磁盘文件 IO。网络IO 才做 BLOCK。

 一个解释是，所谓“Block”是指操作系统可以预见这个Block会发生才会主动Block。
例如当读取TCP连接的数据时，如果发现Socket buffer里没有数据就可以确定定对方还没有发过来，于是Block；
而对于普通磁盘文件的读写，也许磁盘运作期间会抖动，会短暂暂停，但是操作系统无法预见这种情况，只能视作不会Block，照样执行。

1、Unix 5中 IO模型

阻塞式I/O；
非阻塞式I/O；
I/O复用（select，poll，epoll...）；
信号驱动式I/O（SIGIO）；
异步I/O（POSIX的aio_系列函数）；

1、阻塞式I/O；

同步阻塞IO模型是最常用的一个模型。 linux中默认情况下所有的socket都是 blocing，

在这个模型中，用户空间的应用程序执行一个系统调用 recvform，这会导致应用程序阻塞，睡没也不干，直到数据准备好，等待 kenel准备好从网络上姐都到的数据包 + 等待收到的报文被从 kernel 赋值到bug中，recvform 方法才会返回，最后进程在处理数据。

2 非阻塞式I/O

非阻塞IO，对一个非阻塞描述符循环调用 recvfrom，持续的轮询（polling），以查看某个操作是否就绪。与阻塞IO不一样，非阻塞将大的整片时间的阻塞分成 N多的小的阻塞，所有进程不断的有机会被 CPU 光顾。

非阻塞的 recvfrom 系统调用后，进程并没有被阻塞，内核马上返回给进程，如果数据没有准备好，会返回 error。进程在返回之后，可以干其他事情，然后在发起recvfrom 系统调用。如此循环的仅从 recvfrom 系统调用，检查内核数据，直到数据准备好，在拷贝数据到进程。拷贝数据整个过程，进程仍然是属于阻塞的状态。

3.I/O复用

IO multiplexing 就是我们说的 select，poll，epoll。（多路复用，因为它可以同时监听多个 fd，减少了为每个需要监听的fd 开启线程的开销）

select 调用是内核级别的，可以等待多个socket，能实现同时多多个 IO端口进行监听，当其中任何一个socket 的数据准备好了，就能返回进行可读（写），然后进程在进行 recvform 系统调用，将数据由内核拷贝到用户进程，这个过程是阻塞的。

IO复用模型会用到 select，poll，epoll函数，这几个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞IO所不同的，这几个函数可以同时阻塞多个 IO操作，多个写操作的 IP函数进行检测，直到有数据可读或可写时（不是等到socket数据全部到达再处理, 而是有了一部分数据就会调用用户进程来处理），才进行真正地调用 IO操作函数。

IO复用有人把其成为同步非阻塞的，也有称为同步阻塞。其实这个是否阻塞还需要看第一个阶段，第一个阶段有的阻塞，有的不阻塞。主要也是阻塞在select阶段，属于用户主动等待阶段，我们且规范为阻塞状态，所以，把IO多路复用归为同步阻塞模式。