linux 中阻塞与非阻塞 同步与异步
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| 簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō): 阻塞就是干不完不準(zhǔn)回來(lái)， 非阻塞就是你先干，我先看看有其他事沒(méi)有，完了告訴我一聲。 異步：異步的概念和同步相對(duì)。當(dāng)一個(gè)異步過(guò)程調(diào)用發(fā)出后，調(diào)用者不能立刻得到結(jié)果。實(shí)際處理這個(gè)調(diào)用的部件在完成后，通過(guò)狀態(tài)、通知和回調(diào)來(lái)通知調(diào)用者。以CAsycSocket類為例（注意，CSocket從CAsyncSocket派生，但是其功能已經(jīng)由異步轉(zhuǎn)化為同步），當(dāng)一個(gè)客戶端通過(guò)調(diào)用 Connect函數(shù)發(fā)出一個(gè)連接請(qǐng)求后，調(diào)用者線程立刻可以朝下運(yùn)行。當(dāng)連接真正建立起來(lái)以后，socket底層會(huì)發(fā)送一個(gè)消息通知該對(duì)象。這里提到執(zhí)行部件和調(diào)用者通過(guò)三種途徑返回結(jié)果：狀態(tài)、通知和回調(diào)。可以使用哪一種依賴于執(zhí)行部件的實(shí)現(xiàn)，除非執(zhí)行部件提供多種選擇，否則不受調(diào)用者控制。如果執(zhí)行部件用狀態(tài)來(lái)通知，那么調(diào)用者就需要每隔一定時(shí)間檢查一次，效率就很低（有些初學(xué)多線程編程的人，總喜歡用一個(gè)循環(huán)去檢查某個(gè)變量的值，這其實(shí)是一種很嚴(yán)重的錯(cuò)誤）。如果是使用通知的方式，效率則很高，因?yàn)閳?zhí)行部件幾乎不需要做額外的操作。至于回調(diào)函數(shù)，其實(shí)和通知沒(méi)太多區(qū)別。 阻塞：阻塞調(diào)用是指調(diào)用結(jié)果返回之前，當(dāng)前線程會(huì)被掛起。函數(shù)只有在得到結(jié)果之后才會(huì)返回。有人也許會(huì)把阻塞調(diào)用和同步調(diào)用等同起來(lái)，實(shí)際上他是不同的。對(duì)于同步調(diào)用來(lái)說(shuō)，很多時(shí)候當(dāng)前線程還是激活的，只是從邏輯上當(dāng)前函數(shù)沒(méi)有返回而已。例如，我們?cè)贑Socket中調(diào)用Receive函數(shù)，如果緩沖區(qū)中沒(méi)有數(shù) 據(jù)，這個(gè)函數(shù)就會(huì)一直等待，直到有數(shù)據(jù)才返回。而此時(shí)，當(dāng)前線程還會(huì)繼續(xù)處理各種各樣的消息。如果主窗口和調(diào)用函數(shù)在同一個(gè)線程中，除非你在特殊的界面操函數(shù)中調(diào)用，其實(shí)主界面還是應(yīng)該可以刷新。socket接收數(shù)據(jù)的另外一個(gè)函數(shù)recv則是一個(gè)阻塞調(diào)用的例子。當(dāng)socket工作在阻塞模式的時(shí)候，如果沒(méi)有數(shù)據(jù)的情況下調(diào)用該函數(shù)，則當(dāng)前線程就會(huì)被掛起，直到有數(shù)據(jù)為止。 非阻塞：非阻塞和阻塞的概念相對(duì)應(yīng)，指在不能立刻得到結(jié)果之前，該函數(shù)不會(huì)阻塞當(dāng)前線程，而會(huì)立刻返回。對(duì)象的阻塞模式和阻塞函數(shù)調(diào)用對(duì)象是否處于阻塞模式和函數(shù)是不是阻塞調(diào)用有很強(qiáng)的相關(guān)性，但是并不是一一對(duì)應(yīng)的。阻塞對(duì)象上可以有非阻塞的調(diào)用方式，我們可以通過(guò)一定的API去輪詢狀態(tài)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)用阻塞函數(shù)，就可以避免阻塞。而對(duì)于非阻塞對(duì)象，調(diào)用特殊的函數(shù)也可以進(jìn)入阻塞調(diào)用。函數(shù)select就是這樣的一個(gè)例子。阻塞通信通過(guò)重疊通信和計(jì)算在許多系統(tǒng)能提高性能。由一個(gè)智能通信控制器自動(dòng)地執(zhí)行通信的系統(tǒng)是真實(shí)的。輕－重線索是取得這種重疊的一種機(jī)制。導(dǎo)致好性能的一個(gè)可選的機(jī)制是使用非阻塞通信。一個(gè)阻塞發(fā)送開(kāi)始調(diào)用初始化這個(gè)發(fā)送操作，但不完成它。在這個(gè)消息被從這個(gè)發(fā)送緩存拷出以前，這個(gè)發(fā)送開(kāi)始調(diào)用將返回。需要一個(gè)獨(dú)立的“發(fā)送完成”調(diào)用完成這個(gè)通信，例如，檢驗(yàn)從發(fā)送緩存拷出的數(shù)據(jù)。用適當(dāng)?shù)挠布?#xff0c;在發(fā)送被初始化后和它完成以前，來(lái)自發(fā)送者存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 可以和在發(fā)送者完成的計(jì)算同時(shí)進(jìn)行。類似地，一個(gè)非阻塞“接收開(kāi)始調(diào)用”初始化這個(gè)接收操作, 但不完成它。在一個(gè)消息被存入這個(gè)接收緩存以前，這個(gè)調(diào)用將返回。須要一個(gè)獨(dú)立的“接收完成”調(diào)用完成這個(gè)接收操作，并檢驗(yàn)被接收到這個(gè)接收緩存的數(shù)據(jù)。用適當(dāng)?shù)挠布?#xff0c;在接收操作初始化后和它完成以前，到接收者存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以和計(jì)算同時(shí)進(jìn)行。非阻塞接收的使用雖著信息較早地在接收緩存位置被提供，也可以避免系統(tǒng)緩存和存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器拷貝。 非阻塞發(fā)送開(kāi)始調(diào)用能使用與阻塞發(fā)送一樣的四種模式: 標(biāo)準(zhǔn), 緩存, 同步和準(zhǔn)備好模式。這些具有同樣的意義。無(wú)論一個(gè)匹配接收是否已登入，能開(kāi)始除“準(zhǔn)備好”以外的所有模式的發(fā)送；只要一個(gè)匹配接收已登入，就能開(kāi)始一個(gè)非阻塞“準(zhǔn)備好”發(fā)送。在所有情況下，發(fā)送開(kāi)始調(diào)用是局部的：無(wú)論其它進(jìn)程的狀態(tài)如何，它立刻返回。如果這個(gè)調(diào)用使得一些系統(tǒng)資源用完，那么它將失敗并返回 一個(gè)錯(cuò)誤代碼。高質(zhì)量的MPI實(shí)現(xiàn)應(yīng)保證這種情況只在“病態(tài)”時(shí)發(fā)生。即，一個(gè)MPI實(shí)現(xiàn)將能支持大數(shù)量掛起非阻塞操作。當(dāng)數(shù)據(jù)已被從發(fā)送緩存拷出時(shí)，這個(gè)發(fā)送完成調(diào)用返回。它可以帶有附加的意義，這取決于發(fā)送模式。如果發(fā)送模式是“同步的”，那么只有一個(gè)匹配接收已開(kāi)始這個(gè)發(fā)送才能完成。即，一個(gè)接收已被登入，并已和這個(gè)發(fā)送匹配。這時(shí)，這個(gè)發(fā)送完成調(diào)用是非局部的。注意，在接收完成調(diào)用發(fā)生以前，如果一個(gè)同步、非阻塞發(fā)送和一個(gè)非阻塞接收匹配, 它可以完成。(發(fā)送者一“知道”轉(zhuǎn)換將結(jié)束，它就能完成，但在接收者“知道”轉(zhuǎn)換將結(jié)束以前)。如果發(fā)送模式是“緩存”，并沒(méi)有掛起接收，那么消息必須被緩存。這時(shí)，發(fā)送完成調(diào)用是局部的，而且無(wú)論一個(gè)匹配接收的狀態(tài)如何，它必須成功。如果發(fā)送模式是標(biāo)準(zhǔn)的，同時(shí)這個(gè)消息被緩存，那么在一個(gè)匹配接收發(fā)生以前，發(fā)送結(jié)束調(diào)用可以返回。另一方面，發(fā)送完成直到一個(gè)匹配接收發(fā)生才可以完成，并且這個(gè)消息已被拷到接收緩存。非阻塞發(fā)送能被用阻塞接收匹配，反過(guò)來(lái)也可以。給用戶的建議. 一個(gè)發(fā)送操作的完成, 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模式可以被延遲, 對(duì)于同部模式必須延遲, 直到一個(gè)匹配接收登入。這兩種情況下非阻塞發(fā)送的使用允許發(fā)送者提前于接收者進(jìn)行，以便在兩進(jìn)程的速度方面，計(jì)算更容忍波動(dòng)。緩存和準(zhǔn)備好模式中的非阻塞發(fā)送有一個(gè)更有限的影響。一可能一個(gè)非阻塞發(fā)送將返回，而一個(gè)阻塞發(fā)送將在數(shù)據(jù)被從發(fā)送者存儲(chǔ)拷出后返回。只要在數(shù)據(jù)拷貝能和計(jì)算同時(shí)的情況下，非阻塞發(fā)送的使用有優(yōu)點(diǎn)。消息發(fā)送模式隱含著由發(fā)送者初始化通信。當(dāng)發(fā)送者初始化通信(數(shù)據(jù)被直接移到接收緩存, 并不要求排隊(duì)一個(gè)掛起發(fā)送請(qǐng)求) 時(shí)，如果一個(gè)接收已登入，這個(gè)通信一般將有較低的額外負(fù)擔(dān)。但是，只在匹配發(fā)送已發(fā)生后，一個(gè)接收操作能完成。當(dāng)非阻塞接收等待發(fā)送時(shí)，沒(méi)有阻塞接收，它的使用允許得到較低的通信額外負(fù)擔(dān)。 |
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總結(jié)
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