Unix/Linux套接字中的阻塞模式是如何工作的？

Question

阻塞模式是否会将特定任务置于“进程等待”状态？我认为非阻塞套接字需要用户显式地实现“忙等待”或“自旋锁”。或者说，阻塞模式套接字只是内核隐式实现忙等待的一种方式。

在诸如信号量/互斥锁/监视器之类的锁定机制中，通常通过将任务推入阻塞状态来实现锁定。我认为如果锁定可以实现这样的事情，那么套接字锁定也可能通过同样的方式实现。

我不确定，但我认为轮询不是一种有效的方法，尤其是对于内核而言，因为内核总是忙于处理众多任务。

谢谢。

- Vivek Sharma

Answer 1

不，阻塞套接字是由内核实现的。该进程处于非执行状态，不消耗任何 CPU 时间。内核可以运行其他任务直到某些外部活动引起它唤醒该任务。例如，网络卡的硬件中断通知内核有数据需要读取。内核读取数据并将其推送到网络堆栈中，最终唤醒应用程序以处理数据。定时器也是这样，但使用定时器中断。内核可能实际上正在轮询硬件，但不必如此...这完全取决于硬件的设计。

- Chris Arguin

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@Chris - "放置"是什么意思？一个进程必须处于其中一种状态。你所说的“放置”，是指等待状态吗？但这正是我在问题中问到的。我自己也不知道，因为我认为轮询不是一种有效的方式，特别是对于内核来说，尤其是当内核总是忙于处理如此多的任务时。 - Vivek Sharma

当在阻塞套接字操作上被阻塞时，进程将处于睡眠状态（在 ps 命令的 STAT 列中显示为“S”）。 - mark4o

我认为Chris的意思是操作系统会将其放在等待输入的进程列表中。直到它接收到发送到绑定到正在读取的套接字的端口的数据包，该进程才会被操作系统唤醒。 - cygil

正如Cygil所说...具体情况取决于操作系统，但任务会进入某种“休眠”状态，在此状态下不会被执行，并且在等待输入的任务列表中。一旦输入可用，任务就会被唤醒并标记为准备好执行。 - Chris Arguin

Answer 2

请查看我对这个问题的回答：C++ - 如何使用Sleep()和cin？

- SingleNegationElimination

Answer 3

基于我从网络/书籍和提供的答案中学到的知识，我将尝试简明扼要地阐述。

默认情况下，所有套接字都是阻塞的。这意味着当我们发出一个无法立即完成的套接字调用时，我们的进程会被置于睡眠状态，等待条件成熟。《UNIX网络编程》-- 第435页

睡眠是通过将进程置于等待/阻塞状态来实现的。调度程序检查解除阻塞进程的条件，当阻塞进程获得CPU时，即调度程序将其轮到时。在这种情况下，响应能力取决于调度程序的时间分辨率。

因此，阻塞调用不是内核中“忙等待”或“自旋锁”的隐式实现。

是的，大多数实现的锁定底层机制相同。将进程置于阻塞/等待状态。

当然，轮询效率不高，这就是为什么不使用轮询实现阻塞的原因。

- Vivek Sharma