2018.5.4 Unix的五种IO模型
阻塞非阻塞和异步同步
同步和异步关注的是消息通信机制,关注两个对象之间的调用关系。
阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果(消息,返回值)时的状态,关注单一程序。
Unix的五种IO模型
以下基于Linux的系统的5种IO模型: blocking IO、nonblocking IO、IO multiplexing、signal driven IO、 asynchronous IO,由于signal driven IO在实际中并不常用,所以这里只提及剩下的四种IO Model。
1.blocking IO
在linux中,默认情况下所有的socket都是blocking,一个典型的读操作流程大概是这样:

Blocking I/O model
当用户进程调用了recvfrom这个系统调用,kernel就开始了IO的第一个阶段:准备数据。对于network io来说,很多时候数据在一开始还没有到达(比如,还没有收到一个完整的UDP包),这个时候kernel就要等待足够的数据到来。而在用户进程这边,整个进程会被阻塞。当kernel一直等到数据准备好了,它就会将数据从kernel中拷贝到用户内存,然后kernel返回结果,用户进程才解除block的状态,重新运行起来。
所以,blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段都被block了。
2.non-blocking IO
linux下,可以通过设置socket使其变为non-blocking。当对一个non-blocking socket执行读操作时,流程是这个样子:

Nonblocking I/O model
从图中可以看出,当用户进程发出read操作时,如果kernel中的数据还没有准备好,那么它并不会block用户进程,而是立刻返回一个error。从用户进程角度讲 ,它发起一个read操作后,并不需要等待,而是马上就得到了一个结果。用户进程判断结果是一个error时,它就知道数据还没有准备好,于是它可以再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了,并且又再次收到了用户进程的system call,那么它马上就将数据拷贝到了用户内存,然后返回。所以,用户进程其实是需要不断的主动询问kernel数据好了没有。
3.IO multiplexing
IO multiplexing这个词可能有点陌生,但是如果我说select,epoll,大概就都能明白了。有些地方也称这种IO方式为event driven IO(事件驱动IO)。我们都知道,select/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO。它的基本原理就是select/epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket,当某个socket有数据到达了,就通知用户进程。它的流程如图:

I/O multiplexing model
当用户进程调用了select,那么整个进程会被block,而同时,kernel会“监视”所有select负责的socket,当任何一个socket中的数据准备好了,select就会返回。这个时候用户进程再调用read操作,将数据从kernel拷贝到用户进程。
这个图和blocking IO的图其实并没有太大的不同,事实上,还更差一些。因为这里需要使用两个system call (select 和 recvfrom),而blocking IO只调用了一个system call (recvfrom)。但是,用select的优势在于它可以同时处理多个connection。(多说一句。所以,如果处理的连接数不是很高的话,使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好,可能延迟还更大。select/epoll的优势并不是对于单个连接能处理得更快,而是在于能处理更多的连接。)
在IO multiplexing Model中,实际中,对于每一个socket,一般都设置成为non-blocking,但是,如上图所示,整个用户的process其实是一直被block的。只不过process是被select这个函数block,而不是被socket IO给block。
4.Asynchronous I/O
linux下的asynchronous IO其实用得很少。先看一下它的流程:

Asynchronous I/O model
用户进程发起read操作之后,立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面,从kernel的角度,当它受到一个asynchronous read之后,首先它会立刻返回,所以不会对用户进程产生任何block。然后,kernel会等待数据准备完成,然后将数据拷贝到用户内存,当这一切都完成之后,kernel会给用户进程发送一个signal,告诉它read操作完成了。
2018.5.4 Unix的五种IO模型的更多相关文章
- Unix下五种IO模型
http://blog.chinaunix.net/uid-25324849-id-247813.html 1. I/O模型 Unix下共有五种I/O模型 a. 阻塞I/O b. 非阻塞I/O c. ...
- 聊聊 Linux 中的五种 IO 模型
本文转载自: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxODI5ODMwOA==&mid=2666538919&idx=1&sn=6013c451 ...
- 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 ...
- 五种IO模型
参考文档 https://www.jianshu.com/p/486b0965c296 概念说明 用户空间和内核空间 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 ...
- 漫谈五种IO模型
阅读目录 1 基础知识回顾 2 I/O模式 3 事件驱动编程模型 网络编程里常听到阻塞IO.非阻塞IO.同步IO.异步IO等概念,搞清楚这些概念之前,还得先回顾一些基础的概念. 1 基础知识回顾 注意 ...
- 浅聊Linux的五种IO模型
在日常 Coding 中,多多少少都会接触到网络 IO,就会想要深入了解一下.看了很多文章,总是云里雾里的感觉,直到读了<UNIX网络编程 卷1:套接字联网API>中的介绍后,才豁然开朗. ...
- Linux 中的五种 IO 模型
Linux 中的五种 IO 模型 在正式开始讲Linux IO模型前,比如:同步IO和异步IO,阻塞IO和非阻塞IO分别是什么,到底有什么区别?不同的人在不同的上下文下给出的答案是不同的.所以先限定一 ...
- 简述linux同步与异步、阻塞与非阻塞概念以及五种IO模型
1.概念剖析 相信很多从事linux后台开发工作的都接触过同步&异步.阻塞&非阻塞这样的概念,也相信都曾经产生过误解,比如认为同步就是阻塞.异步就是非阻塞,下面我们先剖析下这几个概念分 ...
- Atitit 五种IO模型attilax总结 blocking和non-blocking synchronous IO和asynchronous I
Atitit 五种IO模型attilax总结 blocking和non-blocking synchronous IO和asynchronous I 1.1. .3 进程的阻塞1 1.2. 网络 ...
随机推荐
- with的上下文管理
1.with with语句是在Python2.6中出现的新语句.在Python2.6以前要正确的处理涉及到异常的资源管理时,需要使用try/finally代码结构.如要实现文件在操作出现异常时也能正确 ...
- spring mvc将对象转换为json返回的配置
之前在spring 3中用的好好的MappingJacksonHttpMessageConverter转换器,将对象转为json响应给浏览器,在spring4中,报错. Cannot create i ...
- SoapUI之http接口测试
SoapUI是一个开源测试工具,可以进行webservice/http协议的功能.负载.安全性测试.SoapUI pro是SoapUI的商业非开源版本,实现的功能会更多一点.一般的测试场景,用开源版本 ...
- windows 10系统在右键中添加管理员打开cmd
需要修改注册表内容,新建文件,后缀名改为reg,文件中粘贴下边的代码 Windows Registry Editor Version 5.00 [HKEY_CLASSES_ROOT\Directory ...
- MacOS 系统终端上传文件到 linux 服务器
使用scp: scp是secure copy的简写,用于在Linux下进行远程拷贝文件的命令,和它类似的命令有cp,不过cp只是在本机进行拷贝不能跨服务器,而且scp传输是加密的.可能会稍微影响一下速 ...
- multiprocessing
multiprocessing multiprocessing模块是跨平台版本的多进程模块. multiprocessing模块提供了一个Process类来代表一个进程对象. multiprocess ...
- JDBC连接ORACLE的三种URL格式
格式一: Oracle JDBC Thin using an SID jdbc:oracle:thin:@host:port:SID 例如: jdbc:oracle:thin:@localhost:1 ...
- lsof 命令用法详解
lsof 命令用法详解 作用 用于查看你进程开打的文件,打开文件的进程,进程打开的端口(TCP.UDP).找回/恢复删除的文件.是十分方便的系统监视工具,因为lsof命令需要访问核心内存和各种文件,所 ...
- 用less编写百度搜索静态效果
效果图 html页面 <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset=&quo ...
- [linux-脚本]shebang(shabang #!)
使用Linux或者unix系统的人们对#!这个符号都不陌生,但要说出个具体的所以然来,很多人估计还真不行,我们有必要就此整理一下.Shebang这个符号通常在Unix系统的脚本中第一行开头中写到,它指 ...