同步 非同步 阻塞和非阻塞的理解

2021-06-22 13:12:12 字數 1995 閱讀 8198

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處理大併發之一 對非同步非阻塞的理解 阻塞

執行緒在執行中如果遇到(i/o 操作)如磁碟讀寫或網路通訊,通常要耗費較長的時間,這時作業系統會剝奪這個執行緒的 cpu 控制權,使其暫停執行,同時將資源讓給其他的工作執行緒,這種執行緒排程方式稱為 阻塞。當 i/o 操作完畢時,作業系統將這個執行緒的阻塞狀態解除,恢復其對cpu的控制權,令其繼續執行。這種 i/o 模式就是通常的同步式 i/o(synchronous i/o)或阻塞式 i/o(blocking i/o)。

非阻塞非阻塞是這樣定義的,當執行緒遇到 i/o 操作時,不會以阻塞的方式等待 i/o 操作的完成或資料的返回,而只是將 i/o 請求傳送給作業系統,繼續執行下一條語句。當作業系統完成 i/o 操作時,以事件的形式通知執行 i/o 操作的執行緒,執行緒會在特定時候處理這個事件。

對比阻塞與非阻塞

阻塞模式下,乙個執行緒只能處理一項任務,要想提高吞吐量必須通過多執行緒。

非阻塞模式下,乙個執行緒永遠在執行計算操作,這個執行緒所使用的 cpu 核心利用率永遠是 100%,i/o 以事件的方式通知。

在阻塞模式下,多執行緒往往能提高系統吞吐量,因為乙個執行緒阻塞時還有其他執行緒在工作,多執行緒可以讓 cpu 資源不被阻塞中的執行緒浪費。

而在非阻塞模式下,執行緒不會被 i/o 阻塞,永遠在利用 cpu。多執行緒帶來的好處僅僅是在多核 cpu 的情況下利用更多的核。

同步和非同步、阻塞和非阻塞這是兩組概念,說的是不同的事情,同步和阻塞沒有必然的聯絡,非同步和非阻塞也沒有必然的聯絡。同步和非同步是只跟io操作過程中程序的狀態變化有關。阻塞和非阻塞就是程序的兩種狀態。比如你去銀行,排除的話就是一種同步的方式,叫號的話就是非同步的方式。排隊必須自己看著什麼時候輪到自己,而叫號則不必,輪到你的時候會觸發乙個事件,或者說你會收到乙個訊號,別人會叫你。不管是排除還是叫號,如果你在等待的過程中不能做其他事情,那就是阻塞模式,否則就是非阻塞模式。同步的時候可以有阻塞和非阻塞,非同步的時候也可以有阻塞和非阻塞。

linux下的i/o操作預設是阻塞i/o,即open和socket建立的i/o都是阻塞i/o。當讀寫操作沒有完成時,函式就不會返回,程序一直阻塞在那裡。

非阻塞模式的使用並不普遍,因為非阻塞模式會浪費大量的cpu資源。

網路程式設計時listen,recvfrom,connect都會引起阻塞。非阻塞io通常應用於網路程式設計中,io請求時加上o_nonblock一類的標誌位,函式立刻返回,io沒有就緒會返回錯誤,需要請求程序主動輪詢不斷發io請求直到返回正確

比如呼叫recvfrom時,如果系統還沒有接收到網路資料,核心馬上返回乙個 ewouldblock的錯誤。

當乙個應用程式使用了非阻塞模式的套接字,它需要使用乙個迴圈來不停地測試是否乙個檔案描述符有資料可讀(稱做 polling(輪詢))。應用程式不停的 polling 核心來檢查是否 i/o操作已經就緒。這將是乙個極浪費 cpu資源的操作。這種模式使用中不是很普遍。

針對批量ip操作時,使用i/o多路復用,非常有好。

在使用 i/o 多路技術的時候,我們呼叫 select()函式和 poll()函式或epoll函式(2.6核心開始支援),在呼叫它們的時候阻塞。

當我們呼叫 select函式阻塞的時候,select 函式等待資料報套接字進入讀就緒狀態。當select函式返回的時候, 也就是套接字可以讀取資料的時候。 這時候我們就可以呼叫 recvfrom函式來將資料拷貝到我們的程式緩衝區中。

io復用同非阻塞io本質一樣,不過利用了新的select系統呼叫,由核心來負責本來是請求程序該做的輪詢操作。看似比非阻塞io還多了乙個系統呼叫開銷,不過因為可以支援多路io,才算提高了效率。

多路復用的高階之處在於:

它能同時等待多個檔案描述符,而這些檔案描述符(套接字描述符)其中的任意乙個進入讀就緒狀態,select()函式就可以返回。

當我們執行在非同步 i/o 模式下時,我們如果想進行 i/o 操作,只需要告訴核心我們要進行 i/o 操作,然後核心會馬上返回。具體的 i/o 和資料的拷貝全部由核心來完成,我們的程式可以繼續向下執行。當核心完成所有的 i/o 操作和資料拷貝後,核心將通知我們的程式。

還有乙個生動的例子解釋同步、非同步、阻塞和非阻塞 :

同步 非同步,阻塞 非阻塞理解

由於同步非同步,阻塞非阻塞都學習了有一段時間了。慢慢了快忘了,所以乾脆趁著寒假把知識點都撿起來,寫出來。同步和非同步是一組概念,阻塞和非阻塞是一組概念。大家不要搞混了,不要把同步和阻塞等價,也不要把非同步和非阻塞等價 戲說不是胡說,改編不是亂編 滑稽 在剛開始理解的時候很容易搞混,我們這樣想,同步和...

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同步與非同步是針對應用程式與核心的互動而言的。同步過程中程序觸發io操作並等待或者輪詢的去檢視io操作是否完成。非同步過程中程序觸發io操作以後,直接返回,做自己的事情,io交給核心來處理,完成後核心通知程序io完成。應用程序請求i o操作時,如果資料未準備好,如果請求立即返回就是非阻塞,不立即返回...

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同步關注的是訊息通訊機制 訊息回來是我處理就是同步,否則就是非同步 阻塞關注的是等待訊息時的狀態 一直等著是阻塞,該幹嘛幹嘛是非阻塞 燒水同步阻塞 點火 發訊息 傻等 阻塞 開了之後處理 同步非阻塞 發訊息 去看電視 非阻塞 一會看下水是否開了,開水之後做處理 非同步阻塞 發訊息 傻等水壺響 同步 ...