是否所有异步I / O最终都在轮询中实现？

Question

我曾经遇到异步I / O总是有一个回调形式。但最近我发现一些低级实现正在使用轮询样式API。

1. kqueue
2. libpq

这使我认为可能所有（或大多数）异步I / O（任何文件，套接字，机器端口等）最终都以一种轮询方式实现。也许回调表只是高级API的抽象。

这可能是一个愚蠢的问题，但我不知道大多数异步I / O实际上是如何在低级别实现的。我刚刚使用了系统级通知，当我看到kqueue - 这是系统通知时，它是一种轮询风格！

我应该如何理解低级别的异步I / O？ 如何从低级别轮询系统制作高级别异步通知？（如果确实如此）

Answer 1

在最低（或至少，最低价值）硬件级别，异步操作在现代操作系统中真正异步。

例如，当您从磁盘读取文件时，操作系统会将您对read的调用转换为一系列磁盘操作（寻找位置，读取块X到Y等）。在大多数现代操作系统中，这些命令被写入特殊寄存器或主存储器中的特殊位置，并且磁盘控制器被告知存在待处理的操作。然后操作系统继续关注其业务，当磁盘控制器完成分配给它的所有操作时，它会触发interrupt，导致请求读取的线程从中断处继续拾取。

无论您正在查看什么类型的低级异步操作（磁盘I / O，网络I / O，鼠标和键盘输入等），最终都会有一个调度命令的阶段到硬件，并且直到硬件到达并且通知操作系统已经完成时才执行“回调”，通常是以中断的形式。

这并不是说没有使用轮询实现的某些异步操作。以异步方式实现任何阻塞操作的一种简单（但天真且昂贵）的方法就是产生等待操作完成的线程（可能在紧密循环中轮询），然后在完成时调用回调。但一般来说，OS级别的常见异步操作实际上是异步的。

值得一提的是，仅仅因为API阻塞并不意味着它的轮询：您可以在异步操作上设置阻塞API，在同步操作上设置非阻塞API。例如，在select和kqueues之类的东西中，线程实际上只是进入睡眠状态，直到发生了一些有趣的事情。 “有趣的东西”以中断的形式出现（通常），这表示操作系统应该唤醒相关的线程以继续工作。它并不只是紧紧地坐在那里等待事情发生。

实际上没有办法判断系统是否仅使用其API来使用轮询或“实际”回调（如中断），但是，有异步操作确实支持异步API。