同步 非同步與阻塞 非阻塞的理解

2021-09-12 09:52:49 字數 2329 閱讀 4951

在學習到python網路程式設計,socketserver.中,涉及到select的應用,由此了解到socket的setblocking模式,了解了socket有阻塞與非阻塞的區別,同時網上查詢了一下,感覺對非同步、同步的概念有些重疊,為此深入了解一下。

在linux網路io中涉及到如下模型:

(1)阻塞式io

(2)非阻塞式io

(3)io多路復用

(4)訊號驅動io

(5)非同步io

**阻塞式i/o模型:**預設情況下,所有套接字都是阻塞的。怎麼理解?先理解這麼個流程,乙個輸入操作通常包括兩個不同階段:

(1)等待資料準備好;

(2)從核心向程序複製資料。

對於乙個套接字上的輸入操作,第一步通常涉及等待資料從網路中到達。當所有等待分組到達時,它被複製到核心中的某個緩衝區。第二步就是把資料從核心緩衝區複製到應用程式緩衝區。 好,下面我們以阻塞套接字的recvfrom的的呼叫圖來說明阻塞

標紅的這部分過程就是阻塞,直到阻塞結束recvfrom才能返回。

非阻塞式i/o:以下這句話很重要:程序把乙個套接字設定成非阻塞是在通知核心,當所請求的i/o操作非得把本程序投入睡眠才能完成時,不要把程序投入睡眠,而是返回乙個錯誤。看看非阻塞的套接字的recvfrom操作如何進行

可以看出recvfrom總是立即返回。

**i/o多路復用:**雖然i/o多路復用的函式也是阻塞的,但是其與以上兩種還是有不同的,i/o多路復用是阻塞在select,epoll這樣的系統呼叫之上,而沒有阻塞在真正的i/o系統呼叫如recvfrom之上。如圖

**訊號驅動式i/o:**用的很少,就不做講解了。直接上圖

**非同步i/o:**這類函式的工作機制是告知核心啟動某個操作,並讓核心在整個操作(包括將資料從核心拷貝到使用者空間)完成後通知我們。如圖:

其實前四種i/o模型都是同步i/o操作,他們的區別在於第一階段,而他們的第二階段是一樣的:在資料從核心複製到應用緩衝區期間(使用者空間),程序阻塞於recvfrom呼叫。相反,非同步i/o模型在這兩個階段都要處理。

再看posix對這兩個術語的定義:

同步i/o操作:導致請求程序阻塞,直到i/o操作完成;

非同步i/o操作:不導致請求程序阻塞。

好,下面我用我的語言來總結一下阻塞,非阻塞,同步,非同步阻塞,

**非阻塞:**程序/執行緒要訪問的資料是否就緒,程序/執行緒是否需要等待;

**同步,非同步:**訪問資料的方式,同步需要主動讀寫資料,在讀寫資料的過程中還是會阻塞;非同步只需要i/o操作完成的通知,並不主動讀寫資料,由作業系統核心完成資料的讀寫。

**同步:**執行乙個操作之後,等待結果,然後才繼續執行後續的操作。

非同步:執行乙個操作後,可以去執行其他的操作,然後等待通知再回來執行剛才沒執行完的操作。

**阻塞:**程序給cpu傳達乙個任務之後,一直等待cpu處理完成,然後才執行後面的操作。

**非阻塞:**程序給cpu傳達任我後,繼續處理後續的操作,隔斷時間再來詢問之前的操作是否完成。這樣的過程其實也叫輪詢。

阻塞、非阻塞、多路io復用,都是同步io,非同步必定是非阻塞的,所以不存在非同步阻塞和非同步非阻塞的說法。真正的非同步io需要cpu的深度參與。換句話說,只有使用者執行緒在操作io的時候根本不去考慮io的執行全部都交給cpu去完成,而自己只等待乙個完成訊號的時候,才是真正的非同步io。所以,拉乙個子執行緒去輪詢、去死迴圈,或者使用select、poll、epool,都不是非同步。

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