一、

1.用户空间和内核空间概念

操作系统为了支持多个应用同时运行，需要保证不同进程之间相对独立(一个进程的崩溃不会影响其他的进程，恶意进程不能直接读取和修改其他进程运行时的代码和数据)。因此操作系统内核需要拥有高于普通进程的权限，以此来调度和管理用户的应用程序。
于是内存空间被划分为两部分，一部分是内核空间，一部分是用户空间。
内核空间：存储的代码和数据具有更高级别的权限。内存访问的相关硬件在程序执行期间会进行访问控制，使得用户空间的程序不能直接读写内核空间的内存

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释义：
当一个程序正在执行的过程中，中断或系统调用发生可以使得CPU的控制权从当前进程转移到操作系统内核。操作系统内核负责保存进程i在CPU中的上下文(程序计数器，寄存器)到PCBi(操作系统分配给进程的一个内存块)中。从PCBj取出进程j的CPU上下文，将CPU控制权转移给进程j，开始执行进程j的指令。
对于一个运行着 UNIX 系统的现代 PC 来说， 进程切换通常至少需要花费 300 us 的时间。

二、不同层次的同步/异步、阻塞/非阻塞

2.1 cpu层次

在cpu层次(操作系统进行IO和任务调度的层次)，现代操作系统通常使用异步非阻塞方式进行IO(有少部分IO可能会使用同步非阻塞轮询)，即发出IO请求之后，并不等待IO操作完成，而是继续执行下面的指令(非阻塞)，IO操作和CPU指令互不干扰(异步)，最后通过中断的方式来通知IO操作完成结果。

2.2 线程层次

在线程层次(操作系统调度单元的层次)，操作系统为了减轻程序员的负担，将底层的异步非阻塞的IO方式进行封装，把相关系统调用(如read、write等)以同步的方式展现出来。然而，同步阻塞的IO会使线程挂起，同步非阻塞的IO会消耗CPU资源在轮询上。为了解决这个问题，出现了：

2.2.1 阻塞式IO(同步阻塞)

2.2.2 非阻塞式IO(同步非阻塞)

2.2.3 IO多路复用select，poll，epoll(同步非阻塞-其实是把阻塞点改了位置)

2.2.4 信号驱动式IO(SIGIO)(同步)

2.2.5 直接暴露出异步的IO接口，如kernel-aio和IOCP(异步非阻塞)

2.3程序员感知层次

在Linux中，上面提到的IO多路复用用的比较广泛，也是比较理想的解决方案，然而，直接使用select之类的接口，依然比较复杂，所以各种库和框架百花齐放，都试图对IO多路复用进行封装。
此时，库和框架提供的API又可以选择是以同步的方式还是异步的方式来展现，如python的asyncio库中，通过协程提供了同步阻塞式的API；如node.js中，就通过回调函数，提供了异步非阻塞的API。因此，按照层次划分来说，node.js在程序员感知层次提供了异步非阻塞的API，但是在Linux下，在线程层次以同步非阻塞的epoll来实现

三、同步异步定义

同步(sync)和异步(async)关注的是消息通信机制(是以同步还是异步的方式回答你返回结果)
同步(sync)：调用某个东西时，调用方需要等待这个调用返回结果才能继续往后执行。被调用方自己不会主动的去通知到调用方，而是需要调用方主动的去请求返回结果
异步(async)：调用方不会立即得到结果，而是在调用发出后，调用者可以继续执行后续操作；被调用方通过状态来主动通知调用者，或者通过回调函数来处理这个调用
eg1：你去商场买衣服，确定要这件衣服，你得在店里等带导购拿货，不能离开，这叫同步。你在网上买衣服，付完款后你就可以去做其他事件，等货到签收就可以，这叫异步。
eg2：老张把水壶放到火上，坐等水开(同步阻塞)；老张把水壶放到火上，去客厅看电视，时不时去厨房看水有没有开(同步非阻塞)；老张把水开会响笛的响水壶放到火上，坐等水开(异步阻塞)；老张把响水壶放到火上，去客厅看电视，水壶响之前不去看它，响了再去拿壶(异步非阻塞)
这里同步异步只是对于水壶而言，虽然都能干活，但是响水壶可以在自己完工之后，提示老张水开了；但是普通水壶只能让调用者去轮询被调用者(水壶),造成老张效率低下。而阻塞非阻塞只是对于老张(调用方)而言，坐等的老张是阻塞的，看电视的老张是非阻塞的，一般异步配合非阻塞使用，才能发挥异步的效用.

3.1 同步执行

同步方法：调用一旦开始，调用者必须等到方法调用返回结果后，才能继续后续的行为。整个过程是由调用者主动等待这个调用的结果。

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3.2 异步执行

异步方法：调用更像一个消息传递，一旦开始，方法调用就会立即返回(没有返回结果)，调用者就可以继续后续操作。同时，异步方法通常会在另外一个线程中，“真实”地在执行着。整个过程不会阻碍调用者的工作。调用发出后，被调用者通过状态、通知来告知调用者，或者通过回调函数处理这个调用。

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四、阻塞非阻塞定义

关注的是程序(调用者)在等待调用结果(消息，返回值)时的状态

阻塞调用：调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。调用方一直等待调用

非阻塞调用：在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程

eg：你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，你如果是阻塞式调用，你会一直把自己“挂起”，直到得到这本书有没有的结果，如果是非阻塞式调用，你不管老板有没有告诉你，你自己先一边去玩了， 当然你也要偶尔过几分钟check一下老板有没有返回结果