【linux网络编程】阻塞、非阻塞、同步、异步_linux tcp recv非阻塞和阻塞

首先要清楚，典型的一次IO的两个阶段是什么？

即【数据准备】和【数据读写】

1 数据准备阶段

数据准备阶段：根据系统IO操作的就绪状态

• 阻塞：调用IO方法的线程进入阻塞状态；
• 非阻塞：不会改变线程的状态，通过返回值判断。

例如recv函数

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
 
int size = recv(sockfd, buff, 1024, 0);      
// 默认是阻塞的，体现是：如果sockfd上没有数据可读时（数据没有准备好），当前线程不返回，等待数据。
// 阻塞时的返回值是，读到的数据大小。
if (size > 0)        // 有数据，读size大小的数据
 
// 是非阻塞时，recv直接返回，不会造成当前线程等待
if (size == -1)      // 表示错误：（1）真的系统错误；（2）非阻塞返回
if (size == -1 && errno == EAGAIN)   // 连接正常，但是没有数据，返回的原因是非阻塞IO返回  ！！！！
if (size == 0 && errno == EAGAIN)    // 网络对端关闭连接

这些调用返回接收到的字节数，如果发生错误，则返回 -1。 如果发生错误，则设置 errno 以指示错误。

当流套接字对等点执行了有序关闭时，返回值将为 0（传统的“文件结束”返回）。

各种域（例如，UNIX 和 Internet 域）中的数据报套接字允许零长度数据报。 当接收到这样的数据报时，返回值为 0。

如果从流套接字接收的请求字节数为 0，则也可能返回值 0。

（1）阻塞IO调用 ：在用户进程（线程）中调用执行的时候，进程会等待该IO操作，而使得其他操作无法执行。

（2）非阻塞IO调用：在用户进程中调用执行的时候，无论成功与否，该IO操作会立即返回，之后进程可以进行其他操作（当然如果是读取到数据，一般就接着进行数据处理）。

2 数据读写阶段

这里的同步是IO的同步和异步。还有一种并发的同步（按顺序来，A等B做完，得到返回值，继续处理）和异步（通知）。

• 同步IO：导致请求进程阻塞，直到I/O操作完成。

• 异步IO：不导致请求进程阻塞。上面两个定义是《UNIX网络编程 卷1：套接字联网API》给出的。这不是很好理解，我们来扩展一下，先说说同步和异步，同步和异步关注的是双方的消息通信机制：

  • 同步：双方的动作是经过双方协调的，步调一致的。

  • 异步：双方并不需要协调，都可以随意进行各自的操作。

陈硕：在处理 IO 的时候，阻塞和非阻塞都是同步 IO，只有使用了特殊的 API 才是异步 IO。

• 同步

用户自己把数据搬到缓冲区

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);     // 同步IO接口
int size = recv(sockfd, buff, 1024, 0);

• 异步

用户让操作系统把数据搬到缓冲区。（复杂，但是效率高）

• 同步IO：用户进程发出IO调用，去获取IO设备数据，双方的数据要经过内核缓冲区同步，完全准备好后，再复制返回到用户进程。而复制返回到用户进程会导致请求进程阻塞，直到I/O操作完成。

• 异步IO：用户进程发出IO调用，去获取IO设备数据，并不需要同步，内核直接复制到进程，整个过程不导致请求进程阻塞。

所以， 阻塞IO模型、非阻塞IO模型、IO复用模型、信号驱动的IO模型者为同步IO模型，只有异步IO模型是异步IO。

在处理 IO 的时候，阻塞和非阻塞都是同步 IO。只有使用了特殊的 API 才是异步IO。

（1）同步IO，是一种用户空间和内核空间的IO发起方式。同步是指用户空间的线程是主动发起IO请求的一方，内核空间是被动接受方。异步IO则反过来，是指系统内核是主动发起IO请求的一方，用户空间的线程是被动接受方。

（2）异步IO，指的是用户空间与内核空间的调用方式反过来。用户空间的线程变成被动接受者，而内核空间成了主动调用者。这有点类似于Java中比较典型的回调模式，用户空间的线程向内核空间注册了各种IO事件的回调函数，由内核去主动调用。

3 总结

阻塞、非阻塞、同步、异步描述的都是IO的一些状态。

一个典型的网络IO包含两个阶段：（1）数据准备 和 （2）数据读写。

例如给recv这个函数传入sockfd、buff、buff的大小。这个数据就绪指的是在远端有没有数据过来（TCP缓冲区是否有数据可读），当sockfd工作在阻塞模式下时，此时调用recv函数，如果数据没有就绪，recv函数是会阻塞当前线程的；当sockfd工作在非阻塞模式下时，此时调用recv函数，是会立即返回的。

返回值是0并且errno是EAGAIN或者EWOULDBLOCK时，说明网络对端关闭；

返回值是-1并且errno是EAGAIN或者EWOULDBLOCK时，表示连接正常，但是没有数据，返回的原因是非阻塞IO返回；

返回值大于0，表示正常接受到的数据大小。

在处理IO的时候，阻塞和非阻塞都是同步IO，只有使用了特殊API才是异步IO。

业务层面的同步是A操作要调用B的返回值时，A要一直等着，这是同步；

而异步是A告诉B自己感兴趣的事情和通知方式，A继续处理自己的业务，方B监听到事件发生后，B会通知A。

一个典型的网络IO接口调用，分为两个阶段，分别是“数据就绪”和“数据读写”。数据就绪阶段分为阻塞和非阻塞，表现得结果就是，阻塞当前线程或是直接返回。

同步表示A向B请求调用一个网络IO接口时（或者调用某个业务逻辑API接口时），数据的读写都是由请求方A自己来完成的（不管是阻塞还是非阻塞）；异步表示A向B请求调用一个网络IO接口时（或者调用某个业务逻辑API接口时），向B传入请求的事件以及事件发生时通知的方式，A就可以处理其它逻辑了，当B监听到事件处理完成后，会用事先约定好的通知方式，通知A处理结果。

• 同步阻塞 int size = recv(fd, buf, 1024, 0)。A自己处理，有等待。

• 同步非阻塞 int size = recv(fd, buf, 1024, 0)。A自己处理，无等待

• 异步阻塞：不合理。系统处理。阻塞等待。

• 异步非阻塞 。系统处理。不等待。