asynchronous I/O #

首先给出synchronous IO和asynchronous IO的定义：

• A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operation completes;
• An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked;

两者的区别就在于synchronous IO做”IO operation”的时候会将进程阻塞。

之前所述的blocking IO，non-blocking IO，IO multiplexing都属于synchronous IO。

定义中所指的”IO operation”是指真实的IO操作，如下图例子中的recvfrom这个system call。non-blocking IO在执行recvfrom这个system call的时候，如果kernel的数据没有准备好，这时候不会block进程。但是，当kernel中数据准备好的时候，recvfrom会将数据从kernel拷贝到用户内存中，这个时候进程还是被block了的。

而asynchronous IO则不一样，当进程发起IO 操作之后，就直接返回再也不理睬了，直到kernel发送一个信号，告诉进程说IO完成。在这整个过程中，进程完全没有被block。

Linux下的asynchronous I/O其实用得很少，epoll + O_NONBLOCK 已经能解决大部分问题了

在理想的异步环境下，数据准备阶段和数据拷贝阶段都是由内核完成的，不会对用户线程进行阻塞，这种内核级别的改进自然需要操作系统底层的功能支持。

POSIX AIO（aio_read / aio_write）是标准，不是实现。Linux下的POSIX AIO实现由 glibc 在 user space 用多线程+同步阻塞 IO 模拟的，效率还远不如 epoll。大致过程如下：

• aio_read() 只是登记请求，请求塞进一个全局AIO队列
• 线程池中唤醒/分配一个工作线程，阻塞 read/write，线程会被卡住，直到 I/O 完成
• I/O完成后按照指定的方式通知，信号或者回调函数等

libaio是Linux 内核 AIO，io_submit，并不兼容POSIX AIO，不支持socket主要针对数据库，如MySQL

io_uring是现代 Linux 异步 I/O，模型统一，支持socket，普通文件、块设备等

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