神马文学网同步I/O(阻塞I/O),异步I/O(非阻塞) - Linux/Unix - xxdbup...
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/19 16:11:46
同步I/O(阻塞I/O),异步I/O(非阻塞)（转载）
同步，异步的概念本来是通信领域的， 很难解释清楚， 但我肯定他跟阻塞非阻塞完全没有任何关系。
在这里的同步异步， 我个人的理解是函数调用的时候的同步异步。
其实同步方式很好理解， 例如你调用一个function, 当这个function执行完后， 这个方法实现的功能已经完成。这里往往会跟阻塞混淆，其实是因为你采用了同步方式执行代码， 才阻塞了你的thread或者process. 而不是因为阻塞，才叫同步。
异步方式就不提供这种保证， 当你用异步方式调用一个function的时候，这个方法会马上返回，事实上多数情况
下 这种function call只是向某个任务执行体提交一个任务而已。 而你的主thread可以继续执行其他的事情， 不必等待（阻塞), 而当那个任务执行体执行完你提交的这个任务后，它会通过某种方法callback给你的thread, 告诉你，你的这个任务已经完成。
实际上，在目前的应用中， 很少有真正实现异步IO的(AIO), 听说(Windows 完成端口跟bsd kqueue实现了， 只是听说而已）， 而通过select/poll等实现的不能算是AIO,只能说是个类似的或者是假冒的。。
因为用select/poll实现的情况下，他们多半都是把调用thread作为执行体thread的
1. read/write:
对于read操作来说，它是同步的。也就是说只有当申请读的内容真正存放到buffer中后（user mode的buffer），read函数才返回。在此期间，它会因为等待IO完成而被阻塞。研究过源码的朋友应该知道，这个阻塞发生在两个地方：一是 read操作刚刚发起，kernel会检查其它进程的need_sched标志，如果有其它进程需要调度，主动阻塞read操作，这个时候其实I/O操作 还没有发起。二是I/O操作发起后，调用lock_page对已经加锁的页面申请锁，这时由于页面已经加锁，所以加锁操作被阻塞，从而read操作阻塞， 直到I/O操作完成后页面被解锁，read操作继续执行。所以说read是同步的，其阻塞的原因如上。
对于write操作通常是异步的。因为 linux中有page cache机制，所有的写操作实际上是把文件对应的page cache中的相应页设置为dirty，然后write操作返回。这个时候对文件的修改并没有真正写到磁盘上去。所以说write是异步的，这种方式下 write不会被阻塞。如果设置了O_SYNC标志的文件，write操作再返回前会把修改的页flush到磁盘上去，发起真正的I/O请求，这种模式下 会阻塞。
2.Direct I/O
linux支持Direct I/O, 以O_DIRCET标志打开的文件，在read和write的时候会绕开page cache，直接使用user mode的buffer做为I/O操作的buffer。这种情况下的read和write直接发起I/O操作，都是同步的，并会被阻塞。
3.AIO
目 前大多数的linux用的AIO是基于2.4内核中的patch，使用librt库中的接口。这种方式实现很简单，就是一个父进程clone出子进程帮其 做I/O，完成后通过signal或者callback通知父进程。用户看来是AIO，实质还是SIO。linux kernel中AIO的实现概念类似，只不过是以一组kernel thread去做的。这些kernel thread做I/O的时候使用的是和Direct I/O相同的方式。
4.mmap()
抛开它中讲vm_area和page cache映射在一起的机制不说。真正发起I/O时和read、write使用的是相同的机制，同步阻塞。
同步，异步的概念本来是通信领域的， 很难解释清楚， 但我肯定他跟阻塞非阻塞完全没有任何关系。
在这里的同步异步， 我个人的理解是函数调用的时候的同步异步。
其实同步方式很好理解， 例如你调用一个function, 当这个function执行完后， 这个方法实现的功能已经完成。这里往往会跟阻塞混淆，其实是因为你采用了同步方式执行代码， 才阻塞了你的thread或者process. 而不是因为阻塞，才叫同步。
异步方式就不提供这种保证， 当你用异步方式调用一个function的时候，这个方法会马上返回，事实上多数情况
下 这种function call只是向某个任务执行体提交一个任务而已。 而你的主thread可以继续执行其他的事情， 不必等待（阻塞), 而当那个任务执行体执行完你提交的这个任务后，它会通过某种方法callback给你的thread, 告诉你，你的这个任务已经完成。
实际上，在目前的应用中， 很少有真正实现异步IO的(AIO), 听说(Windows 完成端口跟bsd kqueue实现了， 只是听说而已）， 而通过select/poll等实现的不能算是AIO,只能说是个类似的或者是假冒的。。
因为用select/poll实现的情况下，他们多半都是把调用thread作为执行体thread的
1. read/write:
对于read操作来说，它是同步的。也就是说只有当申请读的内容真正存放到buffer中后（user mode的buffer），read函数才返回。在此期间，它会因为等待IO完成而被阻塞。研究过源码的朋友应该知道，这个阻塞发生在两个地方：一是 read操作刚刚发起，kernel会检查其它进程的need_sched标志，如果有其它进程需要调度，主动阻塞read操作，这个时候其实I/O操作 还没有发起。二是I/O操作发起后，调用lock_page对已经加锁的页面申请锁，这时由于页面已经加锁，所以加锁操作被阻塞，从而read操作阻塞， 直到I/O操作完成后页面被解锁，read操作继续执行。所以说read是同步的，其阻塞的原因如上。
对于write操作通常是异步的。因为 linux中有page cache机制，所有的写操作实际上是把文件对应的page cache中的相应页设置为dirty，然后write操作返回。这个时候对文件的修改并没有真正写到磁盘上去。所以说write是异步的，这种方式下 write不会被阻塞。如果设置了O_SYNC标志的文件，write操作再返回前会把修改的页flush到磁盘上去，发起真正的I/O请求，这种模式下 会阻塞。
2.Direct I/O
linux支持Direct I/O, 以O_DIRCET标志打开的文件，在read和write的时候会绕开page cache，直接使用user mode的buffer做为I/O操作的buffer。这种情况下的read和write直接发起I/O操作，都是同步的，并会被阻塞。
3.AIO
目 前大多数的linux用的AIO是基于2.4内核中的patch，使用librt库中的接口。这种方式实现很简单，就是一个父进程clone出子进程帮其 做I/O，完成后通过signal或者callback通知父进程。用户看来是AIO，实质还是SIO。linux kernel中AIO的实现概念类似，只不过是以一组kernel thread去做的。这些kernel thread做I/O的时候使用的是和Direct I/O相同的方式。
4.mmap()
抛开它中讲vm_area和page cache映射在一起的机制不说。真正发起I/O时和read、write使用的是相同的机制，同步阻塞。
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同步、异步 阻塞、非阻塞
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