關於IO的同步,異步,阻塞,非阻塞

上次寫了一篇文章：Unix IO 模型學習。恰巧在此次週會的時候，@fp1203  (goldendoc成員之一) 正好在講解poll和epoll的底層實現。中途正好討論了網絡IO的同步、異步、阻塞、非阻塞的概念，當時講下來，你們的理解各不相同，互不相讓。搜索了網絡上的一些文章，觀點也各不相同，甚至連wiki也將異步和非阻塞當成一個概念在解釋。

雖然網絡上充斥了大量關於同步、異步、阻塞、非阻塞的文章，但大都是抄來抄去，沒有一個權威的說法。但我找到了這一篇文章，該文章引用了《UNIX網絡編程 卷1》的介紹，這本書的做者是Richard Stevens。若是有Richard Stevens在這方面的定義或者結論，那麼我想，這應該是比較有說服力的了。

關於《UNIX網絡編程 卷1》這本書，我特地找了英文原版，也共享出來了：你們能夠下載《UNIX網絡編程 卷1》的英文原版（CHM格式）。

我看了6.2這節內容，這節內容就是講IO模型的。剛剛提到的那篇文章，幾乎就是翻譯這個6.2節的。應該說，這個6.2節，對同步和異步的講解，算是很清楚的。

下面是我本身理解的重點。

IO模型

目前unix存在五種IO模型（這也和上一篇文章：Unix IO 模型 中提到的一致），分別是：

• 阻塞型 IO（blocking I/O）
• 非阻塞性IO（nonblocking I/O）
• IO多路複用（I/O multiplexing）
• 信號驅動IO（signal driven I/O）
• 異步IO（asynchronous I/O）

IO的兩個階段

1. 等待數據準備好
2. 將數據從內核緩衝區複製到用戶進程緩衝區

同步，異步的區別

那麼究竟什麼是同步和異步的區別呢？請重點讀一下原文6.2節中的信號驅動IO和異步IO中的比較。最後總結出來是：

• 同步IO，須要用戶進程主動將存放在內核緩衝區中的數據拷貝到用戶進程中。
• 異步IO，內核會自動將數據從內核緩衝區拷貝到用戶緩衝區，而後再通知用戶。

這樣，同步和異步的概念就很是明顯了。以上的五種IO模型，前面四種都是同步的，只有第五種IO模型纔是異步的IO。

阻塞和非阻塞

那麼阻塞和非阻塞呢？注意到以上五個模型。阻塞IO，非阻塞IO，只是上面的五個模型中的兩個。阻塞，非阻塞，是針對單個進程而言的。

當對多路複用IO進行調用時，好比使用poll。需注意的是，poll是系統調用，當調用poll的時候，其實已是陷入了內核，是內核線程在跑了。所以對於調用poll的用戶進程來說，此時是阻塞的。

由於poll的底層實現，是去掃描每一個文件描述符（fd），而若是要對感興趣的fd進行掃描，那麼只能將每一個描述符設置成非阻塞的形式（對於用戶進程來說，設置fd是阻塞仍是非阻塞，可使用系統調用fcntl），這樣纔有可能進行掃描。若是掃描當中，發現有可讀（若是可讀是用戶感興趣的）的fd，那麼select就在用戶進程層面就會返回，而且告知用戶進程哪些fd是可讀的。

這時候，用戶進程仍然須要使用read的系統調用，將fd的數據，從內核緩衝區拷貝到用戶進程緩衝區（這也是poll爲同步IO的緣由）。

那麼此時的read是阻塞仍是非阻塞呢？這就要看fd的狀態了，若是fd被設置成了非阻塞，那麼此時的read就是非阻塞的；若是fd被設置成了阻塞，那麼此時的read就是阻塞的。

不過程序已經執行到了這時候，無論fd是阻塞仍是非阻塞，都沒有任何區別，由於以前的poll，就是知道有數據準備好了才返回的，也就是說內核緩衝區已經有了數據，此時進行read，是確定可以將數據拷貝到用戶進程緩衝區的。

但若是換種想法，若是poll是由於超時返回的，而咱們又對一個fd（此fd是被poll輪詢過的）進行read調用，那麼此時是阻塞仍是非阻塞，就很是有意義了，對吧！

結論

1. 判斷IO是同步仍是異步，是看誰主動將數據拷貝到用戶進程。
2. select或者poll，epoll，是同步調用，進行此調用的用戶進程也處於阻塞狀態。
3. javaScript或者nodejs中的讀取網絡（文件）數據，而後提供回調函數進行處理，是異步IO。