关键字：Linux，IO，异步 标题：探讨Linux IO是异步还是同步的问题 (linux io是不是异步的)
探讨Linux IO是异步还是同步的问题
Linux操作系统作为一款开源的操作系统，由于其稳定、安全、高效和免费等特点，受到了众多开发人员和技术爱好者的青睐。在Linux系统中，I/O是非常重要的一块，也是开发人员常常需要学习和研究的知识点之一。Linux的I/O机制被认为是一种异步I/O机制，那么什么是异步I/O呢？
异步I/O，也被称为非阻塞I/O或者事件驱动I/O，是一种I/O操作的方式，它使得CPU不必等待硬件设备的响应，而是可以等待其他的任务完成。在异步I/O的操作过程中，某一进程发起一个异步I/O操作之后，就可以继续运行其他的任务，而不必等待I/O操作的结束。等I/O操作结束时，内核会向应用程序发出信号，让它可以得到I/O操作的结果。相对来说，同步I/O则是指当进程发起I/O请求后，内核需要等待硬件设备响应完成之后，才能接着执行其他的任务。
在Linux系统中，I/O操作是以文件描述符为基础来实现的。在进行I/O操作时，最常用的系统调用是read()和write()函数。这两个函数是属于阻塞I/O模式。也就是说，当进行I/O操作时，进程会被阻塞直到操作完成，然后才能继续执行后续任务。但是，在Linux中，可以通过一些特殊的系统调用，如select()、poll()和epoll()等，来实现异步I/O操作。
下面我们来看一下Linux中的异步I/O操作机制:
1. select()函数
select()函数是一个比较传统的I/O多路复用函数，它能够监控多个描述符和管道，等待这些文件描述符或管道其中任意一个变为“就绪”或出错，然后返回就绪的文件描述符或管道。select()函数的之一个参数是需要监控的更大文件描述符，第二个参数是需要监控的文件描述符列表，第三个参数是在I/O操作之后需要阻塞的时间。
2. poll()函数
poll()函数也需要传入一个fd_list，这个列表中存放了很多fd，poll()会遍历这个列表，当一个fd需要读写时，poll()函数就会返回它的文件描述符。与select()函数不同的是，poll()函数并不需要在I/O操作之后阻塞，而是在等待时一直轮询，如果没有新数据到达就会一直等待。
3. epoll()函数
epoll()函数是Linux系统中更高效的一种I/O多路复用方式，它利用了Linux内核的回调机制，进一步提高了I/O的效率，不再需要遍历整个fd_list，而是使用内核回调函数进行处理。epoll()函数需要使用epoll_create()函数来创建一个epoll句柄，然后使用epoll_ctl()函数注册需要监控的文件描述符。
在Linux中，常常将异步I/O和多路复用机制结合起来使用。通过调用select()、poll()和epoll()函数来实现异步I/O操作，可以提高系统的I/O效率和整体响应速度。虽然异步I/O的性能比同步I/O要优秀，但是在实际开发中，需要根据具体的问题情况来选择适合的I/O方法。有一些情况下，同步I/O也能够发挥出它的特点优势。例如需要在网络中传输小文件或者只需要对少量数据进行访问的情况下，同步I/O会更加容易实现，而异步I/O会带来额外的开销和复杂性。
综上所述，Linux的I/O操作既可以是同步的，也可以是异步的。但是，异步I/O相对于同步I/O具有更好的性能和响应速度，因此在进行大量的I/O操作时，通常会采用异步I/O的方式来提高系统性能。在实际应用中，需要根据具体情况来选择适合的I/O操作方式，以达到更佳的性能和效果。
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Linux内核AIO与libaio？
Linux AIO也可以由内核空间实现，异步I/O是Linux 2.6以后版本内核的一个标准特性。对于块设备而言，AIO可以一次性发出大量的read/write调用并且通过通用块层的I/O调度来获腔氏得更好的性能，用户程序也可以减少过多的同步负载，还可以在业务逻辑中更灵活地进行并发控制和负载均衡。相较于glibc的用户空间多线程同步等实现也减少了线程的负载和上下文切换等。对于网络设备而言，在socket层面上，也可以使用AIO，让CPU和网卡的收发动作充分交叠以改善吞吐性能。
在用户空间中，我们一般要结合libaio来进行内核AIO的系统调用在用户空间中，我们一般亏前要结合libaio来进行内伍空散核AIO的系统调用。AIO的读写请求都用io_submit（）下发。下发前通过io_prep_pwrite（）和io_prep_pread（）生成iocb的结构体，作为io_submit（）的参数。这个结构体指定了读写类型、起始地址、长度和设备标志符等信息。读写请求下发之后，使用io_getevents（）函数等待I/O完成事件。io_set_callback（）则可设置一个AIO完成的回调函数。
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