linux shell操作 - 05 IO 模型

文章目录

  • IO模型
  • 阻塞IO
  • 非阻塞IO
  • IO多路复用
  • 异步IO
  • 网络IO模型

  • 可以进行IO(input输入、output输出)操作的内核对象
  • 如文件、管道、socket…
  • 流的入口是fd (file descriptor);

IO模型

  • 阻塞IO, 一直等待,不占用资源;无法同时处理多个任务;

流程图

  • 非阻塞IO, 忙轮询,占用CPU;

  • IO多路复用,多个IO复用一个进程/线程,既可以阻塞等待不占用资源,又可以同时并发处理多个任务;

    • linux 支持select, poll, epoll
  • 异步IO;
     

阻塞IO

 

非阻塞IO

  • 忙轮询,占用CPU;
  • 性能不如阻塞IO;
  • 代码流程,不停地 遍历所有的fd,查看是否就绪;
    在这里插入图片描述

 

IO多路复用

多个IO复用一个进程/线程,既可以阻塞等待不占用资源,又可以同时并发处理多个任务;

  • select
    • 最大连接数默认1024;
    • 两次拷贝,先将所有的fd 从用户空间拷贝到内核空间,由内核监控是否有fd就绪(可读或可写),也就是有网络事件发生;一旦有fd就绪,则遍历所有的fd集合,找到对应的fd并将其 标记为就绪态(可读、可写),然后将所有的fd(fd集合)从内核空间拷贝到用户空间,用户进程内遍历所有的fd,找出就绪的从进行读写;
    • 两次遍历
    • 并发量大时,性能下降;
    • 代码流程:
      在这里插入图片描述
  • poll,与select 没有本质的区别,只是连接数比select多;
  • epoll,高性能的IO多路复用
    • 连接数更大,上限为进程的最大连接数;
    • 内核中采用红黑树结构,可高效地增删改,仅返回就绪的fd;
    • 将就绪的fd拷贝给用户进程,避免无用的遍历;
    • 适合并发量大的场景,可以解决C10K问题(单台服务器并发1w)
      在这里插入图片描述

 

异步IO

 

网络IO模型

socket网络通信

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