阻塞/非阻塞、同步/异步和IO模型

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1.阻塞/非阻塞、同步/异步

(网络IO) 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。

• 同步阻塞
• 同步非阻塞
• 异步阻塞
• 异步非阻塞

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 通常被设置成 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。

注意：通过设置select/poll/epoll的timeout参数，这个阶段也可以变成非阻塞

补充select：

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

		nfds：监听的所有文件描述符中，最大文件描述符+1

		readfds： 读 文件描述符监听集合。	传入、传出参数

		writefds：写 文件描述符监听集合。	传入、传出参数		NULL

		exceptfds：异常 文件描述符监听集合	传入、传出参数		NULL

		timeout： 	> 0: 	设置监听超时时长。

				NULL:	阻塞监听

				0：	非阻塞监听，轮询
		返回值：

			> 0:	所有监听集合（3个）中， 满足对应事件的总数。

			0：	没有满足监听条件的文件描述符

			-1： 	errno

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。