首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往

IO模型梳理-从操作系统到应用层

当程序打开一个现有文件或创建一个新文件时,内核向进程返回文件描述符,在程序设计中,一些涉及底层的程序编写往往围绕文件描述符展开。...同步需要用户线程发起IO请求,主动等待或轮询获取消息通知。 异步是用户线程发起IO请求后,仍继续执行,当内核IO操作完成后,用户线程被动接受消息通知,通过回调,通知,状态等方式被动获取消息。...多路复用IO 由于同步非阻塞方式需要轮询不断主动轮询轮询占据很大一部分过程,轮询会消耗大量CPU时间,所以可以轮询多个任务完成状态,只要有其中一个任务完成,就去处理它。...epoll epoll会用一个文件描述符管理多个描述符,将用户关系文件描述符事件存放到内核一个事件表中,这样在用户空间和内核空间copy只需要一次。...如果套接字比较多的时候,每次select都需要便利所有的文件描述符,会浪费好多cpu,所以epoll为每个套接字注册来回调函数,当某个套接字活跃时,自动完成相关操作,避免来轮询

1.2K20

深入浅出 Nodejs(四):Nodejs 异步 IO 机制

应用程序如果需要进行I/O调用,需要先打开文件描述符,然后再根据文件描述符完成文件的数据读写。 非阻塞I/O返回之后,CPU的时间片可以用来处理其他事务,此时的性能提升是明显的。...图1是通过read进行轮询的示意图。 图1 通过read进行轮询的示意图 select。它是在read的基础上改进的一种方案,通过对文件描述符上的事件状态进行判断。...图2是通过select进行轮询的示意图。select轮询具有一个较弱的限制,那就是由于它采用一个1024长度的数组来存储状态,也就是说它最多可以同时检查1024个文件描述符。...等待期间,CPU要么是遍历文件描述符状态,要么用于休眠等待事件发生。结论是它不够好。...另一个需要强调的地方在于我们时常提到单线程的,这里的单线程仅仅只是JavaScript执行在单线程罢了。在Node中,无论是*nix还是windows平台,内部完成I/O任务的另有线程池。

2.2K00
您找到你想要的搜索结果了吗?
是的
没有找到

再谈NIO

文件得到上限值; 在C程序中,文件文件指针或者文件描述符表示。...read和write时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取或者写入,该线程在此期间不能执行其他任务,也就是在完成IO操作时,线程会被阻塞,所以服务器会为每一个客户端请求都提供一个独立的线程进行处理,当服务端有大量来自客户端的请求时...,由于创建大量线程等原因,将导致性能急剧下降; 而非阻塞式的IO,读写数据是通过线程的通道进行的,若读写数据没有准备好,线程是可以进行其他任务的,通常线程的空闲时间,用于在其他通道上进行IO操作,这样单个线程可以处理很多来自客户端的...使用一个文件描述符管理多个文件描述符,使用红黑树存储。同时用事件驱动代替了轮询。epoll_ctl中注册的文件描述符在事件触发的时候会通过回调机制激活该文件描述符。epoll_wait便会收到通知。...最后,epoll还采用了mmap虚拟内存映射技术减少用户态和内核态数据传输的开销 线程模型 轮询:不断使用线程轮询 事件驱动 Reactor模式(反应器):上面所说的Selector、Channel其实就是一个简单的

43510

Nginx 工作原理简介

在非阻塞 I/O 中,程序不会等待 I/O 操作的完成,而是立即返回,继续执行其他任务,然后通过轮询或选择函数(如 select、poll、epoll 等)来检查是否有 I/O 可用。...异步I/O 是指程序发起 I/O 请求后进行 I/O 操作时,不需要等待 I/O 操作的完成,继续执行其他任务,是一种非阻塞的 I/O 操作方式。...所以,有人就提出了一个思路,能不能提供一种方式,可以由一个线程监控多个通信socket(每个socket对应一个文件描述符fd),这样就可以只需要一个或几个线程就可以完成数据状态询问的操作,当有数据准备就绪之后再分配对应的线程去读取数据...信号驱动型I/O 复用I/O模型解决了一个线程可以监控多个fd的问题,但是select是采用轮询的方式来监控多个fd的,通过不断的轮询fd的可读状态来知道是否有可读的数据,而无脑的轮询就显得有点暴力,因为大部分情况下的轮询都是无效的...一旦有某个事件发生,内核将发生事件的事件描述符交给Nginx的进程,而不是将整个事件描述符列表交给进程,让进程去轮询具体是哪个描述符。epoll避免了轮询整个事件描述符列表,所以效率更高。

65410

超详细的IO多路复用概念、常用IO模型、系统调用等介绍

只使用一个线程轮询I/O事件,比较适合高并发,高负载的网络应用,充分利用系统资源快速处理请求返回响应消息,是和连接较多连接时间I/O任务较短 AIO 异步非阻塞,需要操作系统内核线程支持,一个用户线程发起一个请求后就可以继续执行...,内核线程执行完系统调用后会根据回调函数完成处理工作。...比较适合较多I/O任务较长的场景。 ---- 三、select 监视多个文件句柄的状态变化,程序会阻塞在select处等待,直到有文件描述符就绪或超时。...我们在select函数中告诉内核需要监听的不同状态文件描述符以及能接受的超时时间,函数会返回所有状态下就绪的描述符的个数,并且可以通过遍历fdset,来找到就绪的描述符。...select支持的最大文件描述符数量有限,默认是1024 ---- 四、poll 与select轮询所有待监听的描述符机制类似,但poll使用pollfd结构表示要监听的描述符

62000

epoll,求知者离我近点

前辈们就是有办法,轮询轮询每个客户端文件描述符,查看他们是否带着消息,如果带着,那就处理一下;如果没带着,那就一边等着去。这就是select,轮询,颇有点领导下基层的那种感觉哈。...然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了 ( 比如,你在发送,接收或者接收请求,或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个...epoll 工作在 ET 模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读 / 阻塞写操作把处理多个文件描述符任务饿死。...当然,半同步/半反应堆模式也可以用模拟的Proactor事件处理模式,即由主线程完成数据的读写操作,此时主线程将应用程序数据、任务类型等信息封装为一个任务对象,然后将其插入到请求队列。...如果客户数量增多,则请求队列中堆积任务太多,客户端的响应会越来越慢。如果增多工作线程的话,则线程的切花也将消耗大量的CPU时间。

47110

IO模型

线程进入非可执行状态,在这个状态下,cpu不会给线程分配时间片,即线程暂停运行,如遇到io操作)。...同步与异步针对的是函数/任务的调用方式:同步就是当一个进程发起一个函数(任务)调用的时候,一直等到函数(任务完成,而进程继续处于激活状态。...而异步情况下是当一个进程发起一个函数(任务)调用的时候,不会等函数返回,而是继续往下执行当,函数返回的时候通过状态、通知、事件等方式通知进程任务完成。 2....任务完成的响应延迟增大了,因为每过一段时间才去轮询一次read操作,而任务可能在两次轮询之间的任意时间完成。这会导致整体数据吞吐量的降低。     ...epoll同样只告知那些就绪的文件描述符,而且当我们调用epoll_wait()获得就绪文件描述符时,返回的不是实际的描述符,而是一个代表就绪描述符数量的值,你只需要去epoll指定的一个数组中依次取得相应数量的文件描述符即可

67150

深入浅出NodeJS随记 (一)

(好处是不需要考虑状态同步,线程锁之类的问题, 问题是无法利用多核CPU, 异常报错健壮性待考验,大量计算任务可能影响到异步I/O)推出了child_process来解决。...问题是: 由于I/O没有完成, 需要反复调用I/O(其实就是轮询)来确认是否完成了。...阻塞造成CPU等待浪费, 非阻塞轮询浪费 轮询方式: read 最原始,反复调用检查i/o状态,性能最低 select read的改进,通过对文件描述符事件上的事件状态来判断 成功后再...多进程带来的可能性 Node的异步I/O Node 单线程仅仅只是js执行在单线程,内部完成I/O任务还是另有线程池的。...包括送入线程池等待执行以及I/O操作完毕以后的回调处理(在oncomplete_sym属性上) js->Node核心模块->C++内建模块->libuv进行系统调用 至此js调用立即返回,js线程可以继续执行任务

58620

关于Tornado:真实的异步和虚假的异步

具体说说select:select最早于1983年出现在4.2BSD中,它通过一个select()系统调用来监视多个文件描述符的数组,当select()返回后,该数组中就绪的文件描述符便会被内核修改标志位...,使得进程可以获得这些文件描述符从而进行后续的读写操作。...2)select 所维护的存储大量文件描述符的数据结构,随着文件描述符数量的增大,其复制的开销也线性增长。...在select/poll中,进程只有在调用一定的方法后,内核才对所有监视的文件描述符进行扫描,而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一个文件描述符,一旦基于某个文件描述符就绪时,内核会采用类似...对比下效率:使用ab命令发送500个请求,每秒50个 ab -n 500 -c 50      结果显而易见,异步效率更高,15秒完成了同步需要50秒的任务

47610

搞懂IO多路复用及其技术

同步是指用户线程发起IO请求后需要等待或者轮询内核IO操作,完成后才能继续执行。异步是指用户线程发起IO请求后仍继续执行,当内核IO操作完成后回通知用户线程,或者调用用户线程注册的回调函数。...阻塞和非阻塞的概念描述的是用户线程调用内核IO操作的方式,阻塞时指IO操作需要彻底完成后才能返回用户空间,非阻塞时指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值,无需等待IO操作彻底完成。...通过Reactor方式,用户线程轮询IO操作状态工作统一交给handle_events事件循环处理。...用户线程注册事件处理器之后可以继续执行做其他的工作(异步),而Reactor线程负责调用内核的select函数检查socket状态。...异步非阻塞IO 在IO多路复用模型中,事件循环文件句柄的状态事件通知给用户线程,由用户线程自行读取数据、处理数据。

50220

干货!!字节大佬带你深入分析Node.js的底层原理

这时候主进程就会创建一个 socket,绑定地址,并置为监听状态。 当连接到来的时候,主进程负责接收连接,然后然后通过文件描述符传递的方式分发给子进程处理。...但不会把它置为监听状态,而是把这个 socket 通过文件描述符的方式返回给子进程。 当连接到来的时候,这个连接会被某一个子进程处理。 8. Libuv线程池 为什么需要使用线程池?...比如 Libuv 主线程正在执行回调,子线程同时完成了一个任务,那么如何通知主线程,这就需要用到异步通信机制。...节点的 pending 字段为 1,说明任务完成了。...当子线程处理完任务后,就会把这个任务插入到事件循环本身维护到一个已完成任务队列中,并且通过异步通信的机制通知主线程。 主线程在 Poll IO 阶段就会执行任务对应的回调。 9.

1.9K30

面试专场之「Socket」知识

select 和 poll 的返回结果中没有声明哪些描述符已经准备好,所以如果返回值大于 0 时,应用进程都需要使用轮询的方式来找到 I/O 完成描述符。 3....epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); epoll_ctl() 用于向内核注册新的描述符或者是改变某个文件描述符状态...从上面的描述可以看出,epoll 只需要将描述符从进程缓冲区向内核缓冲区拷贝一次,并且进程不需要通过轮询来获得事件完成描述符。 epoll 仅适用于 Linux OS。...= (Connection*) pevents[i].data.ptr; c->handleReadEvent(); } } } 工作模式 epoll...只支持 No-Blocking,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符任务饿死。

63021

Python之IO模型

改进方案:     #很多程序员可能会考虑使用“线程池”或“连接池”。“线程池”旨在减少创建和销毁线程的频率,其维持一定合理数量的线程,并让空闲的线程重新承担新的执行任务。...这个过程通常被称之为轮询轮询检查内核数据,直到数据准备好,再拷贝数据到进程,进行数据处理。需要注意,拷贝数据整个过程,进程仍然是属于阻塞的状态。    ...我们不能否则其优点:能够在等待任务完成的时间里干其他活了(包括提交其他任务,也就是 “后台” 可以有多个任务在“”同时“”执行)。     但是也难掩其缺点: #1....任务完成的响应延迟增大了,因为每过一段时间才去轮询一次read操作,而任务可能在两次轮询之间的任意时间完成。这会导致整体数据吞吐量的降低。   ...epoll同样只告知那些就绪的文件描述符,而且当我们调用epoll_wait()获得就绪文件描述符时,返回的不是实际的描述符,而是一个代表就绪描述符数量的值,你只需要去epoll指定的一个数组中依次取得相应数量的文件描述符即可

956110

听GPT 讲Go源代码--netpoll.go

closing 函数的方法是通过将 Goroutine 从处理器集中删除,然后将其标记为关闭状态,该操作会防止 Goroutine 接收新任务,并等待当前任务完成。...info info函数在netpoll.go文件中定义,主要用于打印网络轮询器的相关信息,包括轮询器正在监听的文件描述符的数量、当前等待的goroutine的数量、当前goroutine的状态等。...具体来说,netpollinited主要完成以下两个任务: 初始化网络轮询器的数据结构 在netpollinited函数中,会调用goepollinit函数初始化网络轮询器的数据结构。...释放runtime_pollDesc结构体中的相关内存资源,包括文件描述符关联的文件状态、事件信号等。...epoll中删除,以从网络I/O复用器中解除该文件描述符所导致的阻塞状态

20630

python3--IO模型,阻塞,非阻塞,多路复用,异步,selectors模块

我们不能否则其优点:能够在等待任务完成的时间里干其他活了(包括提交其他任务,也就是 “后台” 可以有多个任务在“”同时“”执行)。     但是也难掩其缺点 1. ...任务完成的响应延迟增大了,因为每过一段时间才去轮询一次read操作,而任务可能在两次轮询之间的任意时间完成。    这会导致整体数据吞吐量的降低。...epoll可以同时支持水平触发和边缘触发(Edge Triggered,只告诉进程哪些文件描述符刚刚变为就绪状态,它只说一遍,如果我们没有采取行动,那么它将不会再次告知,这种方式称为边缘触发),理论上边缘触发的性能要更高一些...epoll同样只告知那些就绪的文件描述符,而且当我们调用epoll_wait()获得就绪文件描述符时,返回的不是实际的描述符,而是一个代表就绪描述符数量的值,你只需要去epoll指定的一个数组中依次取得相应数量的文件描述符即可...在select/poll中,进程只有在调用一定的方法后,内核才对所有监视的文件描述符进行扫描,而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一个文件描述符,一旦基于某个文件描述符就绪时,内核会采用类似

1.1K20

Node.js的底层原理

但不会把它置为监听状态,而是把这个socket通过文件描述符的方式返回给子进程。 5 当连接到来的时候,这个连接会被某一个子进程处理。 Libuv线程池 为什么需要使用线程池?...比如Libuv主线程正在执行回调,子线程同时完成了一个任务,那么如何通知主线程,这就需要用到异步通信机制。 ?...3 当有异步任务完成的时候,就会设置对应async节点的pending字段为1,说明任务完成了。并且通知主线程。...3 当子线程处理完任务后,就会把这个任务插入到事件循环本身维护到一个已完成任务队列中,并且通过异步通信的机制通知主线程。 4 主线程在poll io阶段就会执行任务对应的回调。 ? 信号 ?...文件监听 Node.js中文件监听提供了基于轮询和订阅发布两种模式。

1.9K20

Go 语言网络轮询器的实现原理

在今天,大部分的服务都是 I/O 密集型的,应用程序会花费大量时间等待 I/O 操作执行完成。...io-multiplexing 图 6-41 I/O 多路复用函数监听文件描述符 多路复用函数会阻塞的监听一组文件描述符,当文件描述符状态转变为可读或者可写时,select 会返回可读或者可写事件的个数...6.6.2 数据结构 操作系统中 I/O 多路复用函数会监控文件描述符的可读或者可写,而 Go 语言网络轮询器会监听 runtime.pollDesc 结构体的状态,该结构会封装操作系统的文件描述符:...6.6.3 多路复用 网络轮询器实际上就是对 I/O 多路复用技术的封装,本节将通过以下的三个过程分析网络轮询器的实现原理: 网络轮询器的初始化; 如何向网络轮询器中加入待监控的任务; 如何从网络轮询器中获取触发的事件...epfd 中加入新的轮询事件监听文件描述符的可读和可写状态: func netpollopen(fd uintptr, pd *pollDesc) int32 { var ev epollevent

1.6K20

Netty之线程唤醒wakeup

首先回顾下, Netty中的IO线程主要完成三件事 IO线程三件事 轮询IO事件 处理IO事件 执行任务轮询IO事件的过程中,在Linux系统下, 使用epoll实现....当IO线程执行以上代码的时候, 如果超时时间timeoutMillis还没有到达的情况下, IO线程就会处于阻塞状态....这个时候如果非IO线程需要向对端写数据, 由于Netty是异步的框架, 它的实现是非IO线程将写数据封装成一个任务提交到IO线程任务队列里....当任务提交到任务队列后, 那么就会面临一个问题.此时的IO线程处于阻塞状态, 是否需要唤醒它呢? 答案是需要唤醒, 之所以要把它唤醒, 是需要让IO线程可以及时的处理刚刚非IO线程提交的任务....由于epoll管理着5号文件描述符, 这样epoll发现有文件描述符就绪(5号文件描述符就绪), 被阻塞的线程也就会被操作系统重新调度. 简单介绍了Netty中IO线程如何阻塞和被唤醒的底层系统调用.

46720

IO的内核原理与5种IO模型

1.6 I/O multiplexing模型 image.png 由于同步非阻塞方式需要不断主动轮询轮询占据了很大一部分过程,轮询会消耗大量的CPU时间,而 “后台” 可能有多个任务在同时进行,人们就想到了循环查询多个任务完成状态...,只要有任何一个任务完成,就去处理它。...需要注意一点的是:IO多路转接是多了一个select函数,select函数有一个参数是文件描述符集合,对这些文件描述符进行循环监听,当某个文件描述符就绪时,就对这个文件描述符进行处理。...I/O多路复用优势 与传统的多线程/多进程模型相比,IO多路复用的最大优势是系统开销小,系统不需要创建新的额外进程或者线程,也不需要维护这些进程和线程的运行,降低了系统的维护工作量,节省了系统资源,IO...、新数据尚未到达或无新工作做等,则由系统自动执行阻塞原语(Block),使自己由运行状态变为阻塞状态

1.6K53
领券