同步/异步，阻塞/非阻塞

Posted 2020-10-25 八行书

什么是同步和异步

同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，

同步指的是用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否就绪，而异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情，而当IO操作已经完成的时候会得到IO完成的通知。

 

什么是阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据IO操作的就绪状态来采取的不同方式，阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入函数会立即返回一个状态值。

 

同步/异步与阻塞/非阻塞的区别

同步与异步：针对数据访问的方式，程序是主动去询问操作系统数据准备好了么，还是操作系统在数据准备好的时候通知程序。

阻塞与非阻塞：针对函数（程序）运行的方式，在IO未就绪时，是等待就绪还是直接返回（执行别的操作）。

 

阻塞与非阻塞的区别：

阻塞是程序在调用系统函数IO时，在系统执行系统调用时由CPU通过轮询等方式来实现数据的IO。

非阻塞是在程序级别通过轮询/信号/事件的机制，去查看IO数据是否就绪。

二者的区别其实就是，把阻塞的位置从系统的CPU层面提到了程序层面。

 

非阻塞与异步的区别：

非阻塞可以通过轮询或者信号/事件机制来实现，其目的是由内核通知我们何时可以启动一个I/O操作
而异步I/O模型是在内核IO完成后，由内核通知我们I/O操作已经完成。

 

 

一个网络包从应用程序A发到另一台电脑上的应用程序B，需要经历：

1. 从A的业务代码到A的软件框架
2. 从A的软件框架到计算机的操作系统内核
3. 从A所在计算机的内核到网卡
4. 从网卡经过网线发到交换机等设备，层层转发，到达B所在计算机的网卡
5. 从B所在计算机的网卡到B所在计算机的内核
6. 从B所在计算机的内核到B的程序的用户空间
7. 从B的软件框架到B的业务代码

 

网卡<---->网卡  同步执行。以太网是个同步时序逻辑，随信号传输时钟，必须两边设备同时就绪了才能开始传输数据，这是同步的。

网卡<---->内核  异步执行。内核一般通过缓冲区，使用DMA来传输数据。CPU通知DMA读取IO设备数据，然后就去做其他的事情，等DMA把数据从IO设备中读到内核内存中，去通知CPU已经完成IO操作。所以这一步是异步的。

内核<---->应用程序  同步执行，阻塞/非阻塞。用户进程/线程无法直接读写内核数据，需要数据在用户空间和内核空间搬来搬去。除非个别接口，否则一般是同步的。可以是阻塞或非阻塞，阻塞则一直在等待内核/应用程序把IO数据准备好，非阻塞则是直接返回内核/应用程序是否已经准备好数据。

应用程序框架：同步或异步。框架若使用异步IO，则通常需要应用程序<--->内核之间是非阻塞的。一旦内核<--->应用程序数据IO完成，则执行回调函数，执行一定的操作。

 

 

参考文章：

怎样理解阻塞非阻塞与同步异步的区别？

IO多路复用,同步，异步，阻塞和非阻塞 区别

关于异步，同步，阻塞与非阻塞

解读I/O多路复用技术