同步和異步:與消息的通知機制有關,。
阻塞與非阻塞:與線程等待消息(無所謂同步或者異步)時的狀態(tài)有關,。
它們之間的組合應用舉例:
同步阻塞IO 最常用的一個模型是同步阻塞 I/O 模型。在這個模型中,,用戶空間的應用程序執(zhí)行一個系統(tǒng)調(diào)用,,這會導致應用程序阻塞。這意味著應用程序會一直阻塞,,直到系統(tǒng)調(diào)用完成為止(數(shù)據(jù)傳輸完成或發(fā)生錯誤),。調(diào)用應用程序處于一種不再消費 CPU 而只是簡單等待響應的狀態(tài),因此從處理的角度來看,,這是非常有效的,。 圖 1 給出了傳統(tǒng)的阻塞 I/O 模型,這也是目前應用程序中最為常用的一種模型,。其行為非常容易理解,,其用法對于典型的應用程序來說都非常有效。在調(diào)用
圖1. 同步阻塞 I/O 模型的典型流程 從應用程序的角度來說,read 調(diào)用會延續(xù)很長時間,。實際上,,在內(nèi)核執(zhí)行讀操作和其他工作時,應用程序的確會被阻塞,。
同步非阻塞I/O 同步阻塞 I/O 的一種效率稍低的變種是同步非阻塞 I/O,。在這種模型中,設備是以非阻塞的形式打開的,。這意味著 I/O 操作不會立即完成,,read 操作可能會返回一個錯誤代碼,說明這個命令不能立即滿足(EAGAIN 或 EWOULDBLOCK),,如圖 2 所示,。
圖2. 同步非阻塞 I/O 模型的典型流程 非阻塞的實現(xiàn)是 I/O 命令可能并不會立即滿足,需要應用程序調(diào)用許多次來等待操作完成(輪詢),。這可能效率不高,,因為在很多情況下,當內(nèi)核執(zhí)行這個命令時,,應用程序必須要進行忙碌等待,,直到數(shù)據(jù)可用為止,或者試圖執(zhí)行其他工作,。正如圖 2 所示的一樣,這個方法可以引入 I/O 操作的延時,,因為數(shù)據(jù)在內(nèi)核中變?yōu)榭捎玫接脩粽{(diào)用
異步阻塞IO 另外一個阻塞解決方案是帶有阻塞通知的非阻塞 I/O,。在這種模型中,,配置的是非阻塞 I/O,然后使用阻塞
圖3 異步阻塞IO模型的典型流程(select)
異步非阻塞IO 最后,,異步非阻塞 I/O 模型是一種處理與 I/O 重疊進行的模型,。讀請求會立即返回,,說明
圖4 異步非阻塞IO模型的典型流程 在一個進程中為了執(zhí)行多個 I/O 請求而對計算操作和 I/O 處理進行重疊處理的能力利用了處理速度與 I/O 速度之間的差異,。當一個或多個 I/O 請求掛起時,CPU 可以執(zhí)行其他任務,;或者更為常見的是,,在發(fā)起其他 I/O 的同時對已經(jīng)完成的 I/O 進行操作。
異步IO的動機
從前面 I/O 模型的分類中,,我們可以看出 AIO 的動機,。這種阻塞模型需要在 I/O 操作開始時阻塞應用程序。這意味著不可能同時重疊進行處理和 I/O 操作,。同步非阻塞模型允許處理和 I/O 操作重疊進行,,但是這需要應用程序根據(jù)重現(xiàn)的規(guī)則來檢查 I/O 操作的狀態(tài)。這樣就剩下異步非阻塞 I/O 了,,它允許處理和 I/O 操作重疊進行,,包括 I/O 操作完成的通知。
除了需要阻塞之外,,
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