sockets - 同步 I/O 会使线程忙碌吗？

Question

假设我正在同步 I/O 套接字上执行 I/O，该套接字已准备好进行读取或写入操作。这意味着无论套接字的非阻塞(SOCK_NONBLOCK)/阻塞性质如何，调用线程都不会在操作上被阻塞。但以下事情我不清楚 -

1. 实际转移何时发生？当套接字标记为可供读取时，数据是否已经存在于内存中，或者数据是否会在调用 read 命令时传输？这取决于socket的家庭吗？ ？
2. 如果在 read 期间执行数据传输命令，这是否意味着调用线程将很忙并且延迟将取决于套接字硬件？

更新:

对于套接字硬件，我错了，我正在考虑底层的实际数据传输。我知道 Socket 不是一个物质，只是操作系统中的一个实体，表示适合通信的文件描述符。

后续问题 - 这也意味着在write期间，调用线程将数据写入内存。是否有一个内核线程负责在套接字另一端传输数据？如果是，那么套接字的异步 io 与同步 io 有何不同？

Answer 1

一般来说，您可以将套接字 I/O 视为两级缓冲系统。您的应用程序中有缓冲区，然后有内核缓冲区。因此，当您调用 read() 时，内核会将数据从内核缓冲区复制到应用程序缓冲区。相应地，当您调用 write() 时，您正在将数据从应用程序缓冲区复制到内核缓冲区。

然后，内核告诉 NIC 将传入数据写入内核缓冲区，并从内核缓冲区读取传出数据。 AFAIK 通常是 DMA 驱动的 I/O，这意味着内核只需要告诉 NIC 要做什么，而 NIC 负责实际的数据传输。当 NIC 完成时，它将引发一个中断(或者对于高 IO 速率，中断将被禁用，而内核会进行轮询)，导致接收到中断的 CPU 核心停止执行它正在执行的任何内容(用户代码、内核代码) (除非禁用中断，在这种情况下，中断将排队))并执行中断处理程序，然后该处理程序负责需要完成的其他步骤。

因此，为了回答您的后续问题，一般来说，内核端没有单独的内核线程处理套接字 I/O，工作是由 NIC 硬件在中断上下文中完成的。

对于异步 I/O，或者更确切地说，非阻塞 I/O，唯一的区别是如何完成从用户应用程序缓冲区和内核缓冲区的复制。对于非阻塞读取，只有内核缓冲区中准备就绪并等待的数据才会复制到用户空间(这可能会导致短读取)，或者如果没有数据准备好，则 read() 调用会立即返回 EAGAIN。类似地，对于非阻塞 write()，它仅复制内核缓冲区中可用空间那么多的数据，这可能会导致短写入，或者如果根本没有可用空间，则返回 EAGAIN。对于阻塞 read()，如果没有可用数据，则调用将阻塞，直到有数据为止；而对于阻塞 write()，如果内核缓冲区已满，则调用将阻塞，直到有可用空间为止。