Linux驱动学习9（同步/异步与阻塞/非阻塞的区别 ）

很多人对阻塞，非阻塞，同步，异步，并发，竞态的概念不是很清晰，今天我把我理解的用一个模型来说明一下这些概念。

首先建立一个模型：

我们去银行办理业务，屌丝的做法是：

1、银行未准备好，则一直排队，直到前面的人告诉你可以办理了，则你去处理业务

2、一到银行，看银行未准备好，要么转身就走；要么在大厅里面坐着，一直看着银行有没有准备好。

3、先看看银行有没有准备好。如果有，则自己办理业务，如果没有，则出去晃一圈，再回来，看有没有，依次循环。

高富帅的做法是：

1、先和银行打一个招呼，过一段时间，银行看自己准备好了，通知你过去办理业务。

2、你要把你需要办理的业务和银行先说一下，然后回家等待，银行业务办好了的通知你，告诉你办好了。 （说明一下银行未准备好指：客户要取的，

没有；要存时，满了；有其他客户在办理业务。从内核的观点讲就是阻塞的情况）

那么从上面的例子可以看出，屌丝的共同点是什么呢？就是去银行办业务，都是亲力亲为，即先看银行条件允许没，再自己去办理业务。而高富帅只

要先和银行打下招呼，当银行准备好时，

它会通知你，甚至，他可以把你交予的任务完成直接告诉你结果。

上图部分把我们的模型和内核的一些概念联系了起来，下面我把一些概念再解释一下：

同步的定义：由处理消息者自己去等待消息是否被触发(屌丝都要自己去看看银行有么有人正在办理业务)

异步的定义：由触发机制来通知处理消息者（高富帅是银行通知你已经办好业务了）

阻塞：当你读取文件。若为空，你不能读取文件，这是就要阻塞；若文件满时，你不能写文件，这要阻塞。（当客户要取自己存在银行里面的保险

柜东西，若里面没有东西，自然不行，直到有人往里面存东西）当两个进程同时操作一个设备文件，就会发生竞态，这时也会发生阻塞。总而言之：

当文件没有准备好时，睡眠，你就要一直等它就绪，才能对其操作。

非阻塞：当你读取文件时，文件没有准备好，或者'你'可以转身作别的事情，或者一直询问他有没有准备好。

讲完上面几个概念，下面可以理解下屌丝高富帅的几个行为了： 屌丝（同步）的做法：

1、银行未准备好，则一直排队，直到前面的人告诉你可以办理了，则你去处理业务。 这是阻塞型读写。当以阻塞方式read(),write()时，要取的，

没有；要存时，满了；有其他进程在存取。进程睡眠。其他进程唤醒你，或者其他进程释放信号量。此时可以读写。

2、一到银行，看银行未准备好，要么转身就走；要么在大厅里面坐着，一直看着银行有没有准备好。 这是非阻塞型读写。 当以非阻塞方式read(),

write()时，要取的，没有；要存时，满了；有其他进程在存取。此时要么返回，进行其他操作；要么继续查询银行有没有准备好。

3、先看看银行有没有准备好。如果有，则自己办理业务，如果没有，则出去晃一圈，再回来，看有没有，依次循环。若准备好了，再进行读写。

这里把读取过程分为两步：先询问银行准备好没；读取数据。而上面屌丝做法1、2把这两步并成了一步。这种我们把它称为select(),poll()的方法。

调用select()时，它先会把可读\可写的状态放在fd中，若是可读\可写,则在调用read()，write()。

高富帅的做法：

1、先和银行打一个招呼，过一段时间，银行看自己准备好了，通知你过去办理业务。 这是异步通知的机制。这里打一个招呼指,启动FASYNC机制

。进程是通过函数singal(SIGIO,handle)来通知你去办理业务的。

2、你要把你需要办理的业务和银行先说一下，然后回家等待，银行业务办好了的通知你，告诉你办好了。 这是AIO机制。 这里通过aio_read()\aio_write()

来通知发送，接受一个数据，通过aio_error()、 aio_return()来通知你是否完成数据的处理。

有几篇博文讲的不错，但是有的还是有点问题：

http://www.cppblog.com/converse/archive/2009/05/13/82879.html 这篇博文博主讲的不是很正确，但是| 啸天猪这个同学的观点我很认同。。。。。。。。。。。

同步： '你'亲自办这件事

异步： 交代要做的事情，然后忙其他的事情；'别人'(内核)会充当你的跑腿，在条件就绪后将这事办成，然后通知你(callback)；

阻塞： 如果条件未就绪，'你'必须死等它就绪;进程睡眠
非阻塞：如果条件未就绪，'你'可以转身作别的事情;进程可以作任何想做的事情，不过通常是低效的轮询。

以这种理解方式，阻塞/非阻塞只对同步操作有意义；异步I/O总是意味着进程不会因为I/O陷入睡眠。

将" select"归类为异步+blocking不妥，select实际上完成的只是read/write的第一部分：等待条件就绪；唯一的改进是可以等待多个条件。"select + read/write"的调用形式容易产生"系统通知我条件就绪"的假象，可实际上你不过是在条件就绪的时候醒来，然后仍然亲自动手完成了数据复制的操作。

依然使用银行的隐喻：

柜台R：只能取款
柜台W：只能存款

read: 亲自在柜台R排队(进程睡眠) + 取款
write: 亲自在柜台W排队(进程睡眠) + 存款

select + read/write : 亲自同时在R、W两个柜台排队(进程睡眠) + (存款|取款|存款+取款)

AIO : 告诉心腹小弟要取款若干，然后忙别的事情；小弟取款完毕将其如数奉上。

UNP一书中6.2节对I/O模型的分类我觉得很合理：

1).read/write、read + NON_BLOCK、select、signal driven I/O 都属于同步I/O; 它们的共同特点是：将数据从内核空间复制到到用户空间的这个操作，是由用户空间的代码显式发起的。

2).只有AIO 属于 异步I/O；内核不露声色的将数据从内核空间复制到用户空间，然后通知进程。