同步IO, 异步IO的理解

1. 什么是IO？

　在计算机中无时无刻不存在着对数据的访问和读取（数据都存储在物理的媒介上，例如寄存器，高速缓存，内存，磁盘，网卡等等），这些操作被称为IO。

2. 阻塞IO

　

　　（1）当用户线程发起IO请求后，会进行系统调用（system call）来让内核（Kernel）进行IO操作

　　 （2）此时用户线程阻塞，等待内核将数据准备好

　　 （3）内核将数据准备好后会将数据从内核空间拷贝到用户空间，并返回给用户线程结束阻塞。

3. 非阻塞IO

　　

　  （1） 由用户线程发起IO请求, 进行系统调用来让内核进行IO操作

（2） 此时如果内核没有准备好数据则会直接返回error，并不会阻塞用户线程，用户线程可以重复的发起IO请求

　   （3）当用户线程发起请求并且内核已经将数据准备好后，会将数据从内核空间拷贝到用户空间（这个过程是需要阻塞用户线程的），返回给用户

4. 多路复用IO

　　

　　（1）用户线程调用select后进行系统调用（内核会监视所有select负责的socket），此时用户线程被阻塞

　　 （2）当内核将数据准备好后就会返回，并通知用户线程进行读取操作，此时内核将数据拷贝到用户空间并返回

5. 异步IO

　　

　　（1）用户线程进行aio_read，进行系统调用切换到内核

　　 （2）内核立即返回，并不会阻塞用户线程

　　 （3）内核准备好数据后会将数据从内核空间拷贝到用户空间并通知用户线程操作已完成

6. 阻塞IO与非阻塞IO?

    阻塞IO：用户线程发起IO操作，紧接着由内核线程来执行IO操作，在阻塞IO中内核线程并不会立即返回而是等待数据拷贝到内存空间时才返回，在此期间用户线程处于阻塞状态。

　非阻塞IO: 与阻塞IO不同，内核线程在执行IO操作后会立即返回，若结果为error则用户线程可以重新发起请求而不会被阻塞，一旦内核将数据准备好了且用户线程发起了IO请求那么将数据拷贝到用户空间。

　 我们看上面的图可以知道IO操作大致分为两个部分：

　　（1）用户线程发起IO请求时，内核未准备好数据

　　（2）用户线程发起IO请求时，内核以准备好数据

通过对比两个图中流程我们可以发现，（2）这个流程在阻塞IO与非阻塞IO流程是相同的区别在于（1）这个步骤。因此阻塞IO与非阻塞IO的区别在于内核线程在执行IO操作时是否立即返回结果，若立即返

回则为非阻塞IO，反之则为阻塞IO。

7. 同步与异步IO?

　异步IO:  用户线程发起IO操作后，可以立即去做其他事情，另一方面，对于内核线程当它收到异步读取之后会立即返回，不会对用户线程造成阻塞。当内核将数据准备好之后会将数据从内核空间拷贝到用户空间，内核会发送  　　给用户一个信号通知用户IO操作已完成。

同步IO: 同步IO的关键在于在真正读取数据（也就是上面提到的（2）这个步骤）的时候用户线程是否被阻塞。非阻塞IO虽然在用户发起请求时会立即返回，但是当内核准备好数据之后，任然需要用户线程发起请求才会将数据 　　从内核空间拷贝到用户空间，因此非阻塞IO属于同步IO。

8. 异步IO与非阻塞IO的区别？

　异步IO与非阻塞IO的区别在于，当用户线程发起一次IO操作不需要再次去确认内核是否准备好数据。异步IO中内核准备好数据后会将数据从内核空间自动拷贝到用户空间。

9. 总结

　 最后统一的总结一下：

　 用户进程发起请求从内核中获取数据那么这时候有两种情况：

　　　　（1）操作系统还没有准备后数据，那么这时候怎么办，有两种方法：

　　　　　　　　a. 让用于进程等着（这种情况就是阻塞）

　　　　　　　　b. 如果没有数据就返回一个ERROR，不需要用户进程干等（这种情况就是非阻塞）

　　　　（2）过了一会儿操作系统准备好数据了，这时候又有两种方法：

　　　　　　　　a. 啥也不管，等着用户进程再次来请求才把数据给它（这种情况就是同步）

　　　　　　　　b. 负责到底，数据准备好，直接给到用户进程，并且还发出一个信号，告诉用户进程数据已经准备好（这种情况就是异步）

　因此，我们可以发现：不管是阻塞IO，还是非阻塞IO都是同步IO。