linux和unix中的IO模型总结
高性能网络IO编程模型
一、I/O模型简介
在一个 linux 操作系统中,一般分为用户空间和内核空间。
用户空间一般就是我们进行应用程序编程的地方。
内核空间就是 linux 操作系统自己运行的一些系统,比如内存系统,文件系统,进程调度,硬件驱动程序等等,都是操作系统内核进行控制。
处于 2 个不同的空间,那应用程序怎么对内核进行一些操作呢?
应用程序运行在用户空间,是不具备直接操作系统功能的权限。应用程序要访问内核系统的一些功能,需要通过系统调用(System Call)来完成。
具体就是操作系统内核为应用程序提供了一些接口 API(封装的函数),供应用程序使用,来访问操作内核的一些功能。

Linux 中的 I/O 模型是什么?
在用户空间的应用程序与在内核空间的内核系统怎么进行数据交换,交换的方式有哪些?
在《unix网络编程》中总结了 5 种 I/O 模型。
二、5 种IO模型
在 《unix网络编程第1卷》中介绍了 5 种 IO 模型:
- 阻塞 I/O - Blocking I/O
- 非阻塞 I/O - Non-Blocking I/O
- I/O 复用(select,poll和epoll)- I/O Multiplexin
- 信号驱动 I/O - Signal Driven I/O
- 异步 I/O(aio_ 系列函数)- Asynchronous I/O
1.阻塞IO模型
应用程序进程发起 IO 系统调用,这里是 recvfrom 函数。这个进程一直阻塞在 recvfrom 调用,直到内核把数据准备好,然后从内核空间拷贝数据到用户空间缓冲区,最后返回数据。
这里进程阻塞的整段时间是指调用 recvfrom 开始到系统返回成功指示,应用进程开始处理数据。

(来自《unix网络编程第1卷》第6章)
2.非阻塞IO模型
把套接字接口设置成非阻塞方式,就是告诉内核,请求I/O操作没有数据时,不要使进程阻塞(进程睡眠),而是返回一个错误。
等到内核把数据准备好,被拷贝到应用程序缓冲区,程序返回成功。

(来自《unix网络编程第1卷》第6章)
3.IO多路复用模型
把多个接收的 socket FD 注册到 select(多路复用器)上,然后使用一个进程监听 select。只要有一个 socket 上准备好,就返回该 socket 数据。
多路复用函数有select,poll,epoll。

(来自《unix网络编程第1卷》第6章)
4.信号驱动IO模型
信号驱动就是内核在 FD(文件描述符)准备好时用信号 SIGIO 通知应用程序。
首先,套接字接口允许信号驱动I/O,通过系统调用 sigacton 安装一个信号处理。此系统调用立即返回,进程继续工作,它是非阻塞的。当
内核数据报准备好时,就为该进程生成一个 SIGIO 信号,给进程发信号。可以立即在信号处理程序中调用 recvfrom 程序读取数据报,

(来自《unix网络编程第1卷》第6章)
5.异步IO模型
异步IO是Posix.1的一个扩展,让内核来操作整个数据过程,在内核把数据准备完成后,从内核拷贝到应用进程缓冲区,然后通知应用进程。
接口函数一般以 aio_ 开头。

(来自《unix网络编程第1卷》第6章)
三、5种IO模型区别
从上面5种模型可以看出,各个模型都有 2 个阶段。
第一阶段:等待内核准备好数据。
第二阶段:将数据从内核拷贝到用户空间(应用进程缓冲区)
前面4种模型当数据从内核拷贝到应用进程缓冲区时,进程都会阻塞在 recvfrom 的调用。
最后第5种异步IO模型两阶段处理都不同于前面4种IO模型。

(来自《unix网络编程第1卷》第6章)
四、参考
- 《Unix网络编程第1卷》 作者: Richard Stevens,Bill Fenner,Andrew M. Rudoff
linux和unix中的IO模型总结的更多相关文章
- Linux设备驱动中的IO模型---阻塞和非阻塞IO【转】
在前面学习网络编程时,曾经学过I/O模型 Linux 系统应用编程——网络编程(I/O模型),下面学习一下I/O模型在设备驱动中的应用. 回顾一下在Unix/Linux下共有五种I/O模型,分别是: ...
- Linux 下的五种 IO 模型
概念说明 用户空间与内核空间 现在操作系统都是采用虚拟存储器,那么对32位操作系统而言,它的寻址空间(虚拟存储空间)为4G(2的32次方).操作系统的核心是内核,独立于普通的应用程序,可以访问受保护的 ...
- Java NIO学习系列六:Java中的IO模型
前文中我们总结了linux系统中的5中IO模型,并且着重介绍了其中的4种IO模型: 阻塞I/O(blocking IO) 非阻塞I/O(nonblocking IO) I/O多路复用(IO multi ...
- 深入理解JAVA I/O系列六:Linux中的IO模型
IO模型 linux系统IO分为内核准备数据和将数据从内核拷贝到用户空间两个阶段. 这张图大致描述了数据从外部磁盘向运行中程序的内存中移动的过程. 用户空间.内核空间 现在操作系统都是采用虚拟存储器, ...
- 深入理解JAVA I/O系列六:Linux中的IO模型(转载的文章非常值得学习)
From:http://www.cnblogs.com/dongguacai/p/5770287.html IO模型 linux系统IO分为内核准备数据和将数据从内核拷贝到用户空间两个阶段. 这张图大 ...
- 浅谈计算机中的IO模型
IO模型一共有5种: blocking IO #阻塞IO nonblocking IO #非阻塞IO IO myltiplexing #IO多路复用 signal driven IO #信号驱动IO ...
- IO调度 | Linux块设备中的IO路径及调度策略
当文件系统通过submit_bio提交IO之后,请求就进入了通用块层.通用块层会对IO进行一些预处理的动作,其目的是为了保证请求能够更加合理的发送到底层的磁盘设备,尽量保证性能最佳.这里面比较重要的就 ...
- [转载] Linux五种IO模型
转载:http://blog.csdn.net/jay900323/article/details/18141217 Linux五种IO模型性能分析 目录(?)[-] 概念理解 Lin ...
- (转载) Linux五种IO模型
转载:http://blog.csdn.net/jay900323/article/details/18141217 Linux五种IO模型及分析 目录(?)[-] 概念理解 Linux下 ...
- 从 Linux 操作系统谈谈 IO 模型(终)
Linux 为什么要区分内核空间与用户空间? Linux 操作系统的 IO 模型有哪几种?有啥区别? 常说的阻塞现象,到底是咋回事? 网络编程研发时,那块到底耗时最多,代码是否还有优化空间? 前几期的 ...
随机推荐
- [转帖]PostgreSQL 慢查询SQL跟踪
https://www.cnblogs.com/VicLiu/p/12017704.html PostgreSQL 开启慢SQL捕获在排查问题时是个很有效的手段.根据慢SQL让我在工作中真正解决了实际 ...
- [转帖]Kafka 性能优化与问题深究
Kafka 性能优化与问题深究 一.Kafka深入探究 1.1 kafka整体介绍 1. 1.1 Kafka 如何做到高吞吐.低延迟的呢? Kafka是一个分布式高吞吐量的消息系统,这里提下 Kafk ...
- [转帖]CPU Turbo&Cstate&Pstate简介
https://www.jianshu.com/p/eaefd1eb0ac6 测试环境 CPU 1 Intel(R) Xeon(R) Gold 5218 CPU @ 2.30GHz 16 3130 3 ...
- [转帖] 常见的Socket网络异常场景分析
https://www.cnblogs.com/codelogs/p/16001770.html 原创:打码日记(微信公众号ID:codelogs),欢迎分享,转载请保留出处. 简介# 在目前微服务的 ...
- 【转帖】ChatGPT的前身:InstructGPT
https://www.jianshu.com/p/6daf35cbc46a ChatGPT的论文目前还没有发布,在其官方博客(https://openai.com/blog/chatgpt/)中对方 ...
- [转帖]Linux命令学习手册-readelf
https://www.jianshu.com/p/405844abefae readelf elf-file(s) 功能 用于显示 elf 格式文件的信息. 描述 readelf 用来显示一个或者多 ...
- 混沌测试平台 Chaos Mesh
混沌测试平台 Chaos Mesh Chaos Mesh 是PingCap团队研发的一款用于测试kubernetes环境的工具.通过人为地在集群中注入故障来检测集群对故障的处理以及恢复能力.更详细信息 ...
- 2023年了,做SEO还有必要吗?
作者:京东科技 吴磊 搜索引擎工作原理 在搜索引擎网站的后台会有一个非常庞大的数据库,里面存储了海量的关键词,而每个关键词又对应着很多网址,这些网址是被称之为"搜索引擎蜘蛛"或&q ...
- 【dp,建模】AGC032D Rotation Sort
Problem Link 有一个长为 \(n\) 的排列 \(p\),给定 \(A,B\),你每次可以做以下两种操作之一: 选取 \(l,r\),将 \(p[l:r]\) 循环右移,代价为 \(A\) ...
- echarts轮训展示某个
//学校资产占比的配置 function schollAssets() { var myChart = window.$echarts.init( document.getElementById('s ...