Socket 同步⁄异步 io 以及阻塞⁄非阻塞的概念理解

Socket 同步/异步 IO 以及阻塞/非阻塞的概念理解

阻塞/非阻塞 IO

阻塞：该函数在未得到预想结果，会阻塞进程，直到函数完成。

非阻塞：该函数在未得到预想结果，不会阻塞进程，而是会返回失败的错误，此时用户可以进行其他工作，之后用户可以多次调用该函数，直到成功。

一般意义上的同步/异步

1. 同步：两个事件 A、B 必须以一定顺序执行，如 B 执行前，A 必须已执行，若 A 未执行完成，则 B 必须阻塞等待。

   Linux 通常使用 Mutex 完成这样的同步要求。

2. 异步：两个事件没有固定的执行顺序要求。

Linux Socket IO 上的同步/异步

当同步/异步概念来到 Socket IO 时，需要注意它是针对内核 IO 操作的，发生在用户调用 IO 操作的系统调用时，不明白这一点，就可能会造成误解，误以为认为它是一个更为宏观的概念。

IO 操作是什么

数据：硬件->内核->用户态；

或

数据：用户态->内核->内核的过程。

如 socket 的读 IO 操作即是：

IO 操作即内核从 socket 读取数据，保存到内核缓冲区，然后将数据从内核缓冲区拷贝到用户态的缓冲区的过程。

理解同步/异步 IO

1. 同步 IO

   开始 IO 操作后，整个 IO 过程中用户会一直阻塞，直到完成。

2. 异步 IO

   开始 IO 操作后，用户可以从调用的函数中立即返回，等到数据拷贝到用户态缓冲区完成后，用户会收到通知的 signal。

由此看来，同步和异步的区别在于，实际的 IO 操作是怎么进行的，即是在是函数立即返回的非阻塞模式中，若函数返回的是错误，其实 IO 操作还并未执行，真正执行 IO 时，还是阻塞的。

IO 操作的分类

我们平时熟知的 socket 操作大多是同步 IO：

1. 同步：read/write/recvfrom/sendto

2. 异步： aio_read

关于 select/poll/epoll + 非阻塞：

仍然是同步 IO，在实际进行 IO 操作时，是阻塞式的。

引经据典

Richard Stevens 在 UNPv1 中是这样描述同步和非同步的：

POSIX defines these two terms as follows:

• A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operation completes.
• An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked.