Linux驱动学习9(同步/异步与阻塞/非阻塞的区别 )
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。