Linux的5种IO模型用法详解(linux kernel)万万没想到

随心笔谈9个月前发布 admin
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目录阻塞IO(Blocking I/O)非阻塞IO(Non-Blocking I/O)多路复用IO(I/O Multiplexing)信号驱动式IO(Signal-Driven I/O)异步IO(Asynchronous I/O)

阻塞IO是最常见的IO模型。

当发起一个IO操作时,比如读取数据,系统会调用read()函数。如果请求的数据没有准备好,此时进程会被挂起(blocked),进入等待状态。直到数据准备好,而且复制到应用进程的缓冲区,这时候才会返回。

从调用到返回,整个时间段都是阻塞的,所以被称为阻塞IO。

就像是手机没电的时候,去饭馆吃饭,我点完菜,只能等着厨师做好,服务员端上来,我才能愉快干饭。这段时间,我就只能坐在座位上干等。

阻塞IO,还是比较浪费资源的,那么非阻塞IO就来了。

所谓非阻塞IO,是在调用IO操作时,如果缓冲区没有数据的话,直接返回一个错误码。应用进程需要不断轮询,来检查数据是否准备好。数据准备好了,就返回数据。

就像是我奢侈一把,想吃个西餐,于是就去了肯德基,点完餐,我就可以坐着刷刷手机。当然,我还需要时不时地看看我的餐是不是已经备好,餐备好了,就去取一下。

虽然非阻塞IO相比阻塞IO,性能提升了很多,但是轮询过程中,还是有大量的系统调用,上下文切换的开销比较大。

那么,多路复用IO就来了。

多路指的是多个数据通道,复用指的是一个进程可以同时监控多个文件描述符(比如socket),当某个文件描述符状态发生变化(比如变得可读或可写),多路复用的函数将返回变化的文件描述符。

这样,在数据传输过程中,同一个进程中不同的任务都能被处理。特点是在数据传输过程中,进程能够同时处理多个任务,提高了程序的效率。

select、poll、epoll 等都是 I/O 多路复用的具体实现。

以select/poll为例,进程通过将一个或多个fd传递给select或poll系统调用,阻塞在select操作上,这样select/poll可以侦测多个fd是否处于就绪状态。当有fd就绪时,立即回调函数rollback,接下来就可以进行读取。

就像是我想吃顿好的,于是选择去吃自助餐,自助餐有很多餐区,我先看看哪个餐区有我想吃的菜,然后端着盘子去取就行了,一个人就可以取多个菜,肉、蔬菜、水果,什么都能吃一点,而且不用怎么等。

信号驱动式IO利用信号机制来进行数据传输。

进程首先告诉内核,当数据准备好时,请发送一个SIGIO信号。进程继续执行其他任务,等到收到信号后,再开始进行数据传输。、

就像是我去吃饭,外带,跟服务员打声招呼,餐好了通知我,这时候我就可以去干其它事情,餐备好之后,服务员通知我,我取餐就行了。

异步IO是指当发起一个IO操作后,系统会立即返回。异步IO操作在后台进行数据传输,数据传输完成后,系统将通知进程。这样,在整个数据传输的过程中,进程都可以执行其他任务,不需要等待。

就像是准备吃饭了,我自己懒得动,直接在某团上点个餐,点完之后爱干啥干啥,等着快递小哥给我送到就行了。

可以看到,和主要指的是等待数据这个过程应用进程需不需要挂起,和指的是等待数据和数据拷贝这两个过程应用进程需不需要挂起,只有异步IO做到了完全异步。

以上就是Linux的5种IO模型用法详解的详细内容,更多关于Linux 5种IO模型的资料请关注脚本之家其它相关文章!

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