同步阻塞IO

在這個(gè)模型中,，應(yīng)用程序（application）為了執(zhí)行這個(gè)read操作，會(huì)調(diào)用相應(yīng)的一個(gè)system call,，將系統(tǒng)控制權(quán)交給kernel,，然后就進(jìn)行等待（這其實(shí)就是被阻塞了）。kernel開始執(zhí)行這個(gè)system call,，執(zhí)行完畢后會(huì)向應(yīng)用程序返回響應(yīng),，應(yīng)用程序得到響應(yīng)后，就不再阻塞,，并進(jìn)行后面的工作,。

例如，“在調(diào)用 read 系統(tǒng)調(diào)用時(shí),，應(yīng)用程序會(huì)阻塞并對內(nèi)核進(jìn)行上下文切換,。然后會(huì)觸發(fā)讀操作，當(dāng)響應(yīng)返回時(shí)（從我們正在從中讀取的設(shè)備中返回）,，數(shù)據(jù)就被移動(dòng)到用戶空間的緩沖區(qū)中,。然后應(yīng)用程序就會(huì)解除阻塞（read 調(diào)用返回）。”

舉一個(gè)淺顯的例子,，就好比你去一個(gè)銀行柜臺存錢,。首先，你會(huì)將存錢的單子填好,，然后交給柜員,。這里，你就好比是application,，單子就是調(diào)用的 system call,，柜員就是kernel。提交好單子后,，你就坐在柜臺前等,，相當(dāng)于開始進(jìn)行等待。柜員辦好以后會(huì)給你一個(gè)回執(zhí),，表示辦好了，這就是 response,。然后你就可以拿著回執(zhí)干其它的事了,。注意，這個(gè)時(shí)候,，如果你辦完之后馬上去查賬,，存的錢已經(jīng)打到你的賬戶上了。后面你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這點(diǎn)很重要,。

同步非阻塞IO

在linux下,，應(yīng)用程序可以通過設(shè)置文件描述符的屬性O(shè)_NONBLOCK，I/O操作可以立即返回,，但是并不保證I/O操作成功,。

也就是說，當(dāng)應(yīng)用程序設(shè)置了O_NONBLOCK之后,，執(zhí)行write操作,，調(diào)用相應(yīng)的system call，這個(gè)system call會(huì)從內(nèi)核中立即返回,。但是在這個(gè)返回的時(shí)間點(diǎn),，數(shù)據(jù)可能還沒有被真正的寫入到指定的地方。也就是說,，kernel只是很快的返回了這個(gè) system call（這樣,，應(yīng)用程序不會(huì)被這個(gè)IO操作blocking），但是這個(gè)system call具體要執(zhí)行的事情（寫數(shù)據(jù)）可能并沒有完成,。而對于應(yīng)用程序,，雖然這個(gè)IO操作很快就返回了，但是它并不知道這個(gè)IO操作是否真的成功了,，如果想知道,，需要應(yīng)用程序主動(dòng)地去問kernel。

這次不是去銀行存錢,，而是去銀行匯款,。同樣的，你也需要填寫匯款單然后交給柜員,，柜員進(jìn)行一些簡單的手續(xù)處理就能夠給你回執(zhí),。但是，你拿到回執(zhí)并不意味著錢已經(jīng)打到了對方的賬上,。事實(shí)上,，一般匯款的周期大概是24個(gè)小時(shí)，如果你要以存錢的模式來匯款的話,，意味著你需要在銀行等24個(gè)小時(shí),，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。所以,，同步非阻塞IO在實(shí)際生活中也是有它的意義的,。

異步阻塞IO

和之前一樣，應(yīng)用程序要執(zhí)行read操作,，因此調(diào)用一個(gè)system call,，這個(gè)system call被傳遞給了kernel。但在應(yīng)用程序這邊，它調(diào)用system call之后,，并不等待kernel返回response,，這一點(diǎn)是和前面兩種機(jī)制不一樣的地方。這也是為什么它被稱為異步的原因,。但是為什么稱其為阻塞呢,？這是因?yàn)殡m然應(yīng)用程序是一個(gè)異步的方式，但是select()函數(shù)會(huì)將應(yīng)用程序阻塞住,，一直等到這個(gè)system call有結(jié)果返回了,，再通知應(yīng)用程序。也就是說,，“在這種模型中,，配置的是非阻塞 I/O，然后使用阻塞 select 系統(tǒng)調(diào)用來確定一個(gè) I/O 描述符何時(shí)有操作,。”

所以,，從IO操作的實(shí)際效果來看，異步阻塞IO和第一種同步阻塞IO是一樣的,，應(yīng)用程序都是一直等到IO操作成功之后（數(shù)據(jù)已經(jīng)被寫入或者讀?。砰_始進(jìn)行下面的工作,。異步阻塞IO的好處在于一個(gè)select函數(shù)可以為多個(gè)描述符提供通知,，提高了并發(fā)性。

關(guān)于提高并發(fā)性這點(diǎn),，我們還以銀行為例說明,。比如說一個(gè)銀行柜臺，現(xiàn)在有10個(gè)人想存錢,。按照現(xiàn)在銀行的做法,，一個(gè)個(gè)排隊(duì)。第一個(gè)人先填存款單,，然后提交,，然后柜員處理，然后給回執(zhí),，成功后再輪到下一個(gè)人,。大家應(yīng)該都在銀行排過對，這樣的流程是很痛苦的,。如果按照異步阻塞的機(jī)制,，10個(gè)人都填好存款單，然后都提交給柜臺,，提交完之后所有的10個(gè)人就在銀行大廳等待。這時(shí)候會(huì)專門有個(gè)人，他會(huì)了解存款單處理的情況,，一旦有存款單處理完畢,，他會(huì)將回執(zhí)交給相應(yīng)的正在大廳等待的人，這個(gè)拿到回執(zhí)的人就可以去干其他的事情了,。而前面提到的這個(gè)專人,，就對應(yīng)于select函數(shù)。

異步非阻塞IO

如圖所示,，應(yīng)用程序提交read請求的system call,，然后，kernel開始處理相應(yīng)的IO操作,，而同時(shí),，應(yīng)用程序并不等kernel返回響應(yīng)，就會(huì)開始執(zhí)行其他的處理操作（應(yīng)用程序沒有被IO操作所阻塞）,。當(dāng)kernel執(zhí)行完畢,，返回read的響應(yīng)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號或執(zhí)行一個(gè)基于線程的回調(diào)函數(shù)來完成這次 I/O 處理過程,。

比如銀行存錢?，F(xiàn)在某銀行新開通了一項(xiàng)存錢業(yè)務(wù)。用戶之需要將存款單交給柜臺,，然后無需等待就可以離開了,。柜臺辦好以后會(huì)給用戶發(fā)送一條短信，告知交易成功,。這樣用戶不需要在柜臺前進(jìn)行長時(shí)間的等待,，同時(shí)，也能夠得到確切的消息知道交易完成,。

從前面的介紹中可以看出,，所謂的同步和異步，在這里指的是application和kernel之間的交互方式,。如果application不需要等待 kernel的回應(yīng),，那么它就是異步的。如果application提交完IO請求后,，需要等待“回執(zhí)”,，那么它就是同步的。

而阻塞和非阻塞,，指的是application是否等待IO操作的完成,。如果application必須等到IO操作實(shí)際完成以后再執(zhí)行下面的操作，那么它是阻塞的,。反之,，如果不等待IO操作的完成就開始執(zhí)行其它操作,，那么它是非阻塞的。