阻塞/非阻塞、同步/异步（网络IO）

1.阻塞/非阻塞、同步/异步(网络IO)

【思考】典型的一次 IO 的两个阶段是什么？

• 数据就绪 和 数据读写

数据就绪 ：根据系统 IO 操作的就绪状态

• 阻塞
• 非阻塞

数据读写 ：根据应用程序和内核的交互方式

• 同步
• 异步

陈硕：在处理 IO 的时候，阻塞和非阻塞都是同步 IO ，只有使用了特殊的 API 才是异步 IO 。

一个典型的网络IO接口调用，分为两个阶段，分别是“数据就绪” 和 “数据读写”，数据就绪阶段分为 阻塞和非阻塞，表现得结果就是，阻塞当前线程或是直接返回。

同步 表示 A 向 B 请求调用一个网络 IO 接口时（或者调用某个业务逻辑 API 接口时）， 数据的读写都是 由请求方A自己来完成的（不管是阻塞还是非阻塞）；

异步 表示 A 向 B 请求调用一个网络 IO 接口时 （或者调用某个业务逻辑API接口时）， 向 B传入请求的 事件以及事件发生时通知的方式，A 就可以处理其它逻辑了，当B监听到事件处理完成后，会用事先约定好的通知方式，通知 A处理结果。

2.Unix/Linux上的五种IO模型

a.阻塞 blocking

调用者调用了某个函数，等待这个函数返回，期间什么也不做，不停的去检查这个函数有没有返回，必须等这个函数返回才能进行下一步动作。

b.非阻塞 non-blocking（NIO）

非阻塞等待，每隔一段时间就去检测 IO 事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事。非阻塞 I/O 执行系统调用总是立即返回，不管事件是否已经发生，若事件没有发生，则返回-1 ，此时可以根据 errno 区分这两种情况，对于accept，recv 和 send，事件未发生时，errno 通常被设置EAGAIN。

 c.IO复用（IO multiplexing）

Linux 用 select/poll/epoll 函数实现 IO 复用模型，这些函数也会使进程阻塞，但是和阻塞 IO所不同的是 这些函数可以同时阻塞多个IO操作。而且可以同时对多个读操作、写操作的IO 函数进行检测。直到有数据可读或可写时，才真正调用IO 操作函数。

d.信号驱动（signal-driven）

Linux 用套接口进行信号驱动 IO ，安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞，当 IO 事件就绪，进程收到SIGIO 信号，然后处理 IO 事件。

内核在第一个阶段是异步，在第二个阶段是同步；与非阻塞IO的区别在于它提供了消息通知机制，不需要用户进程不断的轮询检查，减少了系统API的调用次数，提高了效率。

e.异步（asynchronous）

Linux 中，可以调用 aio_read 函数告诉内核描述字缓冲区指针和缓冲区的大小、文件偏移及通知的方式，然后立即返回，当内核将数据拷贝到缓冲区后，再通知应用程序。

/* Asynchronous I/O control block. */
struct aiocb
{
	int aio_fildes; /* File desriptor. */
	int aio_lio_opcode; /* Operation to be performed. */
	int aio_reqprio; /* Request priority offset. */
	volatile void *aio_buf; /* Location of buffer. */
	size_t aio_nbytes; /* Length of transfer. */
	struct sigevent aio_sigevent; /* Signal number and value. */
	/* Internal members. */
	struct aiocb *__next_prio;
	int __abs_prio;
	int __policy;
	int __error_code;
	__ssize_t __return_value;
	#ifndef __USE_FILE_OFFSET64
		__off_t aio_offset; /* File offset. */
		char __pad[sizeof (__off64_t) - sizeof (__off_t)];
	#else
		__off64_t aio_offset; /* File offset. */
	#endif
		char __glibc_reserved[32];
};