Linux内核将所有的外部设备当做一个文件来操作,对文件的读写操作会调用内核的系统命令,返回一个文件描述符(file descriptor,fd)。而对socket的读写也有相应的描述符,称为socketfd。描述符就是一个数字,指向内存中的一个结构体(文件路径或者数据区等)
在这篇博客中,我们将探讨Linux底层的几种IO(输入/输出)方式,为鸿蒙开发者提供一个清晰的理解。本文将详细介绍阻塞IO、非阻塞IO、I/O多路复用、信号驱动IO及异步IO等概念,旨在帮助开发者优化鸿蒙应用性能。关键词:鸿蒙OS、Linux、IO模型、阻塞非阻塞、IO多路复用、性能优化。
I/O是input/output的缩写,表示计算机与外接设备之间的数据传输。最常见的I/O类型有磁盘I/O、网络IO。IO和CPU比起来是非常低效的,为了保障应用程序的运行效率,Linux支持多种IO模型。
周日午后,刚刚放下手里的电话,正在给刚刚的面试者写评价。刚刚写到『对Linux的基本IO模型理解不深』这句的时候,女朋友突然出现。
当前采用的这种超声波测距模块在各大高校实验室、毕设、课设里用的很多,原理很简单,通过声波测距,发出的声音碰到障碍物会反弹,声音在空气里传播的速度是已知的,根据时间就能计算出测量的距离。这款超声波模块内部自带了时间计算电路,型号是HC-SR04 ,它可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能,距精度可达高到 3mm; 整个模块包括了超声波发射器、 接收器与控制电路。
User space(用户空间)和 Kernel space(内核空间)。Linux里面这么设计的目的主要是为了安全,即使用户空间崩溃了,内核也不受影响。所以在Linux世界,进程不能直接访问硬件设备,当进程需要访问硬件设备(比如读取磁盘文件,接收网络数据等等)时,必须由用户态模式切换至内核态模式,通过系统调用访问硬件设备。
IO 其实就是 Input 和 Output,在操作系统中就对应数据流的输入与输出。这个数据流的两端,可以是文件,也可以是网络的一台主机。但无论是文件,还是网络主机,其传输都是类似的,我们今天就以源头为文件进行说明。
目前我们网络所面临的依然是高并发的问题,就像某cat双11时的情况,瞬间的并发量是惊人的,当然我们会有很多种方法去解决这个问题,本文我们谈论的是单台服务器,如何提高自己对并发请求的处理能力。要想解决这个问题,我们需要先理清楚Unix和类Unix系统的I/O模型。
说到IO模型,都会牵扯到同步、异步、阻塞、非阻塞这几个词。从词的表面上看,很多人都觉得很容易理解。但是细细一想,却总会发现有点摸不着头脑。自己也曾被这几个词弄的迷迷糊糊的,每次看相关资料弄明白了,然后很快又给搞混了。
程序员:假如我们执行A,B两个IO操作的时候,如果必须等待A完成后才能执行B那么这个就是
阻塞与非阻塞主要是程序等待消息通知时的状态角度来说的。阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起,一直处于等待消息通知,不能够执行其他业务。
基于i.MX6ULL平台设计实现掉电检测功能,首先选择一路IO,利用IO电平变化触发中断,在编写驱动时捕获该路GPIO的中断,然后在中断响应函数中发送信号通知应用程序掉电发生了。
很多对技术有追求的读者朋友,做到一定阶段后都希望技术有所精进。有些读者朋友可能会研究一些中间件的技术架构和实现原理。比如,Nginx为什么能同时支撑数万乃至数十万的连接?为什么单工作线程的Redis性能比多线程的Memcached还要强?Dubbo的底层实现是怎样的,为什么他的通信效率非常高?
清·俞樾《湖楼笔谈》六:“盖诗人用意之妙,在乎深入显出。入之不深,则有浅易之病;出之不显,则有艰涩之患。”
大家好,我是道哥,今天我为大伙儿解说的技术知识点是:【Linux 中断的注册和处理】。
网络IO会涉及到同步,异步,阻塞,非阻塞等几个概念。一个网络IO读取过程是数据从 网卡 到 内核缓冲区 到 用户内存 的过程。同步和异步区别在于数据从内核到用户内存的过程是否需要用户进行等待。
小孩通知妈妈的事情有很多:饿了、渴了、想找人玩。 Linux 系统中也有很多信号,在 Linux 内核源文件 include\uapi\asm-generic\signal.h 中,有很多信号的宏定义:
I/O输入/输出(Input/Output),在POSIX兼容的系统上,例如Linux系统,I/O操作可以有多种方式,比如DIO(Direct I/O),AIO(Asynchronous,I/O 异步I/O),Memory-Mapped I/O(内存映设I/O)等,不同的I/O方式有不同的实现方式和性能,在不同的应用中可以按情况选择不同的I/O方式。
看了一些文章,发现有很多不同的理解,可能是因为大家入切的角度、环境不一样。所以,我们先说明基本的IO操作及环境。
Here are the different values that the s, stat and state output specifiers (header "STAT" or "S") will display to describe the state of a process.
linux操作系统包含了五种IO模型,各种上层编程语言或者网络编程框架的上层实现都是基于操作系统的这些IO实现来实现的。
一些概念: 同步和异步 同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的,同步指的是用户进程触发I/O操作并等待或者轮询的去查看I/O操作是否就绪,而异步是指用户进程触发I/O操作以后便开始做自己的事情,而当I/O操作已经完成的时候会得到I/O完成的通知。 阻塞和非阻塞 阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候,根据I/O操作的就绪状态来采取的不同方式,说白了是一种读取或者写入操作函数的实现方式,阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待,而非阻塞方式下,读取或者写入函数会立即返回一个状态值。 服务器端几种模型: 1、
我们都知道unix世界里、一切皆文件、而文件是什么呢?文件就是一串二进制流而已、不管socket、还是FIFO、管道、终端、对我们来说、一切都是文件、一切都是流、在信息交换的过程中、我们都是对这些流进行数据的收发操作、简称为I/O操作(input and output)、往流中读出数据、系统调用read、写入数据、系统调用write、不过话说回来了、计算机里有这么多的流、我怎么知道要操作哪个流呢?做到这个的就是文件描述符、即通常所说的fd(file descriptor)、一个fd就是一个整数、所以对这个整数的操作、就是对这个文件(流)的操作、我们创建一个socket、通过系统调用会返回一个文件描述符、那么剩下对socket的操作就会转化为对这个描述符的操作、不能不说这又是一种分层和抽象的思想、
上一篇文章讲解了I/O模型的一些基本概念,包括同步与异步,阻塞与非阻塞,同步IO与异步IO,阻塞IO与非阻塞IO。这次一起来了解一下现有的几种IO模型,以及高效IO的两种设计模式,也都是属于IO模型的基础知识。
前几期的分享,我们站在编码视角去聊 Java IO,旨在理解与编码,本次从 Linux 操作系统层面了解一下 IO 模型,这样方能做到知其然,知其所以然。
几年前的一个下午,公司里码农们正在安静地敲着代码,突然很多人的手机同时“哔哔”地响了起来。本来以为发工资了,都挺高兴!打开一看,原来是告警短信
网上看了很多的嵌入式学习路线,有的比较片面,有的为了博人眼球东拼西凑,几乎把整个行业用得着用不着的技术都写上去了,没有侧重点,简直是劝退指南,还有的纯粹是打广告卖板子招生。
大家好,我是程序员田螺。今天我们一起来学习IO模型。在本文开始前呢,先问问大家几个问题哈~
linux系统也是一种应用,它是基于计算机硬件的一种操作系统软件。当我们接收一次网络传输,计算机硬件的网卡会从网络中将读到的字节流写到linux的buffer缓冲区内存中,然后用户空间会调用linux对外暴露的接口,将linux中的buffer内存中的数据再读取到用户空间。这一次读操作就是一次IO。同样写也是这样的。
Linux系统提供给用户用于接收网络IO的系统接口。从套接字上接收一个消息,可同时应用于面向连接和无连接的套接字。
应用程序向操作系统发出IO请求:应用程序发出IO请求给操作系统内核,操作系统内核需要等待数据就绪,这里的数据可能来自别的应用程序或者网络。一般来说,一个IO分为两个阶段:
Linux 的内核将所有外部设备都看做一个文件来操作(一切皆文件),对一个文件的读写操作会调用内核提供的系统命令,返回一个file descriptor(fd,文件描述符)。而对一个socket的读写也会有响应的描述符,称为socket fd(socket文件描述符),描述符就是一个数字,指向内核中的一个结构体(文件路径,数据区等一些属性)。
接触网络编程,我们时常会与各种与IO相关的概念打交道:同步(Synchronous)、异步(ASynchronous)、阻塞(blocking)和非阻塞(non-blocking)。关于概念的区别在知乎上看到一位朋友(链接)打了一个比较形象的比喻:
现在操作系统都是采用虚拟存储器,操作系统的核心是内核,独立于普通的应用程序,可以访问受保护的内存空间,也有访问底层硬件设备的所有权限。为了保证用户进程不能直接操作内核(kernel),保证内核的安全,操作系统将虚拟内存划分为两部分,一部分为内核空间,一部分为用户空间。对于32位操作系统,它的寻址空间(虚拟存储空间)为4G(2的32次方),linux操作系统中将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF)供内核使用,称为内核空间,而将较低的3G字节(从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF)供各个用户进程使用,称为用户空间。
Linux网络-高级IO 零、前言 一、什么是IO 二、五种IO模型 1、阻塞IO 2、非阻塞IO 3、信号驱动IO 4、IO多路转接 5、异步IO 三、高级IO重要概念 1、同步通信 vs 异步通信 2、阻塞 vs 非阻塞 3、其他高级IO 零、前言 本章主要就Linux网络讲解非常重要的一个话题-高级IO 一、什么是IO IO是输入input输出output的首字母缩写形式,直观意思是计算机输入输出,它描述的是计算机的数据流动的过程,因此IO第一大特征是有数据的流动 从直观层面去理解IO:
此时,用户应用程序也同样需要占用这些资源,如果不加以限制,那么会和操作系统争抢资源,导致冲突。
首先,我们要了解IO模型先要知道在底层操作系统是通过哪些设备来实现数据的传输,其次要了解IO模型中哪些是发生阻塞调用操作,然后有了上述的基本认知之后,开始来了解IO模型是如何演进,最后通过IO模型的演进我们要辨别IO模型中的关键术语联系与区分,上述的思维导图囊括以下要分享的知识点!
面试指南系列,很多情况下不会去深挖细节,是小六六以被面试者的角色去回顾知识的一种方式,所以我默认大部分的东西,作为面试官的你,肯定是懂的。
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recvfrom Linux系统提供给用户用于接收网络IO的系统接口。从套接字上接收一个消息,可同时应用于面向连接和无连接的套接字。
Java的网络编程如果不是专门搞服务器性能开发或者消息分发,几乎可能涉及不到。但是它却是面试找工作必问的一个知识点,涵盖的知识体系也非常广泛,从Java底层IO原理到操作系统内核组成,再到网络TCP、UDP、HTTP的应用实践....因此,即便是职场多年的老油条,仍然需要时刻复习,更别提我这种只有七秒钟记忆的小菜鸟了。 Java网络IO的演化,从最开始JDK1.4之前是基于阻塞的IO;发展到1.4发布后的Nio提供了selector多路复用的机制以及channel和buffer,再到1.7的NIO升级提供
关注:被调用者 B 是否有消息通知(回调函数)机制 把 最终结果 返回给 A。
一、linux网络IO模型:linux将所有外部设备都当作文件处理,对一个文件的读写操作通过调用内核命令执行,返回一个file descriptor(fd 文件描述符),而对于一个socket也有对应的socketFD,描述符是一个数字,指向内核中的一个结构体(文件路径,数据区属性等)。
啥是内核态呢,内核态就是 linux 内核,用户态则是用户进程中的某个线程,即 io 操作其实就是内核态和用户态的切换。
在设备驱动中使用异步通知可以使得对设备的访问可进行时,由驱动主动通知应用程序进行访问。因此,使用无阻塞I/O的应用程序无需轮询设备是否可访问,而阻塞访问也可以被类似“中断”的异步通知所取代。异步通知类似于硬件上的“中断”概念,比较准确的称谓是“信号驱动的异步I/O”。 1、异步通知的概念和作用 影响:阻塞–应用程序无需轮询设备是否可以访问 非阻塞–中断进行通知 即:由驱动发起,主动通知应用程序 2、linux异步通知编程 2.1 linux信号 作用:linux系统中,异步通知使用信号来实现 函数原型为:
在高执行级别下,代码可以执行特权指令,访问任意的物理地址,这种CPU执行级别就对应着内核态。
fd:file descriptor,文件描述符。linux内核将所有外部设备都看作一个文件来操作,对文件的读写会调用内核提供的命令,返回一个文件描述符。对一个socket的读写也会有相应的socket fd。描述符就是一个指向内核中结构体的数字。
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