IO - 同步，异步，阻塞，非阻塞
文章目录
1 阻塞 I/O（blocking IO）
blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段都被block了。
2 非阻塞 I/O（nonblocking IO）
nonblocking IO的特点是用户进程需要不断的主动询问kernel数据好了没有。
3 I/O 多路复用（ I/O multiplexing）
I/O multiplexing本质上是多条I/O路径共用同一个线程。
详情可以参考select, poll, and epoll
4 异步 I/O（asynchronous IO）
异步I/O通知可以采取两种方式：
- 使用信号进行异步通知，如上图所示，示例可以参考POSIX Asynchronous I/O
- 使用回调函数进行异步通知，示例可以参考linux下aio异步读写详解与实例和UNIX/Linux signal handling: SIGEV_THREAD
5 总结
5.1 blocking和non-blocking的区别
调用blocking IO会一直block住对应的进程，直到操作完成；而non-blocking IO在kernel还未准备好数据的情况下会立刻返回。
5.2 synchronous IO和asynchronous IO的区别
在说明synchronous IO和asynchronous IO的区别之前，需要先给出两者的定义。POSIX的定义是这样子的：
- 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;
两者的区别就在于synchronous IO做”IO operation”的时候会将process阻塞。按照这个定义，之前所述的blocking IO，non-blocking IO，IO multiplexing都属于synchronous IO。
有人会说，non-blocking IO并没有被block啊。这里有个非常“狡猾”的地方，定义中所指的”IO operation”是指真实的IO操作，就是例子中的read这个system call。non-blocking IO在执行read这个system call的时候，如果kernel的数据没有准备好，这时候不会block进程。但是，当kernel中数据准备好的时候，read会将数据从kernel拷贝到用户内存中，这个时候进程是被block了，在这段时间内，进程是被block的。
而asynchronous IO则不一样，当进程发起IO 操作之后，就直接返回再也不理睬了，直到kernel发送一个信号，告诉进程说IO完成。在这整个过程中，进程完全没有被block。
5.3 各个IO Model的比较
通过上面的图片，可以发现non-blocking IO和asynchronous IO的区别还是很明显的。在non-blocking IO中，虽然进程大部分时间都不会被block，但是它仍然要求进程去主动的check，并且当数据准备完成以后，也需要进程主动的再次调用read来将数据拷贝到用户内存。而asynchronous IO则完全不同。它就像是用户进程将整个IO操作交给了他人（kernel）完成，然后他人做完后发信号通知或者调用回调函数。在此期间，用户进程不需要去检查IO操作的状态，也不需要主动的去拷贝数据。
参考资料：