wq = create_singlethread_workqueue("mydrv");
Linux/Unix五种I/O模型 内容来源,侵删。 游双-《Linux高性能服务器编程》 牛客网-Linux高并发服务器开发 ---- 阻塞-blocking 调用者调用了某个函数,然后等待这个函数返回,在这期间什么都不做,不停的去检查这个函数有没有返回,应用程序必须等这个函数返回才能进行下一步的动作。 即,针对阻塞I/O执行的系统调用可能因为无法立即完成而被操作系统挂起,直到等待的时间发生为止,才可以继续执行下一步的操作。 可能被阻塞的系统调用包括accept、send、rec
下图是根据同步、异步、阻塞、非阻塞四个指标总结的Linux下四个象限的I/O通信模式。
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。
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)
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。
从JDK 7版本开始,Java新加入的文件和网络io特性称为nio2(new io 2, 因为jdk1.4中已经有过一个nio了),包含了众多性能和功能上的改进,其中最重要的部分,就是对异步io的支持,称为Java AIO(asynchronous IO)。 因为AIO的实施需充分调用OS参与,IO需要操作系统支持、并发也同样需要操作系统的支持,所以性能方面不同操作系统差异会比较明显。所以本文也附带介绍了Linux 2.6及以后版本新增的AIO特性(因为这跟Java AIO是对应关系)。 Java AIO
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。
在linux内核中,各个子系统之间有很强的相互关系,某些子系统可能对其他子系统产生的事件比较感兴趣。因此内核引入了notifier机制,当然了notifier机制只能用在内核子系统之间,不能用在内核与应用层之间。比如当系统suspend的时候,就会使用到notifier机制来通知系统的内核线程进行suspend。
同步阻塞IO在等待数据就绪上花去太多时间,而传统的同步非阻塞IO虽然不会阻塞进程,但是结合轮询来判断运维
从上图可知,同步 IO 必须等待内核把 IO 操作处理完成后才返回。而异步 IO 不必等待 IO 操作完成,而是向内核发起一个 IO 操作就立刻返回,当内核完成 IO 操作后,会通过信号的方式通知应用程序。
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
所以,当网卡接收到数据包后,要通知 Linux 内核有数据需要处理。另外,网卡驱动应该提供让 Linux 内核把数据把发送出去的接口。
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)。
上一篇推文《百万并发「零拷贝」技术系列之初探门径》中的示例告诉我们:传统的I/O操作读取文件并通过Socket发送,需要经过4次上下文切换、2次CPU数据拷贝和2次DMA控制器数据拷贝,如下图
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目前越来越多的应用程序采用事件驱动的方式实现功能,如何高效地利用系统资源实现通知的管理和送达就愈发变得重要起来。在Linux系统中,eventfd是一个用来通知事件的文件描述符,timerfd是的定时器事件的文件描述符。二者都是内核向用户空间的应用发送通知的机制,可以有效地被用来实现用户空间的事件/通知驱动的应用程序。
一、概念: 大多数内核子系统都是相互独立的,因此某个子系统可能对其它子系统产生的事件感兴趣。为了满足这个需求,也即是让某个子系统在发生某个事件时通知其它的子 系统,Linux内核提供了通知链的机制。通知链表只能够在内核的子系统之间使用,而不能够在内核与用户空间之间进行事件的通知。 通知链表是一个函数链表,链表上的每一个节点都注册了一个函数。当某个事情发生时,链表上所有节点对应的函数就会被执行。所以对于通知链表来说有一个通知 方与一个接收方。在通知这个事件时所运行的函数由被通知方决定,实际上也即是被通
1.如果说文件是unix系统最重要的抽象概念,那么进程仅次于文件。进程是执行中的目标代码:活动的、生存的、运行的程序。
之前一直对 Binder 理解不够透彻,仅仅知道一些皮毛,所以最近抽空深入理解一下,并在这里做个小结。
epoll是一种I/O事件通知机制,是linux 内核实现IO多路复用的一个实现。IO多路复用是指,在一个操作里同时监听多个输入输出源,在其中一个或多个输入输出源可用的时候返回,然后对其的进行读写操作。 epoll有两种工作方式, LT-水平触发 和ET-边缘触发(默认工作方式),主要区别是: LT,内核通知你fd是否就绪,如果没有处理,则会持续通知。而ET,内核只通知一次。 什么是I/O? 输入输出(input/output)的对象可以是文件(file), 网络(socket),进程之间的管道(pipe)。在linux系统中,都用文件描述符(fd)来表示。 什么是事件? IO中涉及到的行为,建立连接、读操作、写操作等抽象出一个概念,就是事件,在jdk中用类SelectionKey.java来表示,例如:可读事件,当文件描述符关联的内核读缓冲区可读,则触发可读事件(可读:内核缓冲区非空,有数据可以读取);可写事件,当文件描述符关联的内核写缓冲区可写,则触发可写事件(可写:内核缓冲区不满,有空闲空间可以写入)。 什么是通知机制? 通知机制,就是当事件发生的时候,则主动通知。通知机制的反面,就是轮询机制。
select、poll 和 epoll 都是 Linux API 提供的 IO 复用方式。
除了读取和写入设备外,大部分驱动程序还需要另外一种能力,即通过设备驱动程序执行各种类型的硬件控制。比如弹出介质,改变波特率等等。这些操作通过ioctl方法支持,该方法实现了同名的系统调用。
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。
Pyinotify 是一个简单而实用的 Python 模块,它用于通过 inotify 实时监控Linux文件系统的更改。用于在Linux中实时监控文件系统的变化。
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、
Kmemleak能够检测内核中的内存泄漏,通过检测内核中未被释放但又无法找到其使用位置的内存,进一步定位、修复内存泄漏的问题。
这些问题虽然在线上经常看到,但我们似乎很少去深究。如果真的能透彻地把这些问题理解到位,我们对性能的掌控能力将会变得更强。
socket在创建的时候默认是阻塞的。我们可以通过socket系统调用的第二个参数传递SOCK_NONBLOCK标志,或者通过fcntl系统调用的F_SETFL命令,将其设置为非阻塞的。阻塞和非阻塞的概念能应用与所有文件描述符,不仅仅是socket,我们称阻塞的文件描述符为阻塞I/O,非阻塞的文件描述符为非阻塞I/O.
在上面工作方式下,Linux 2.6.16 之前,内核软件定时器采用timer wheel多级时间轮的实现机制,维护操作系统的所有定时事件。timer wheel的触发是基于系统tick周期性中断。
Linux 异步 I/O 是 Linux 内核中提供的一个相当新的增强。它是 2.6 版本内核的一个标准特性,但是我们在 2.4 版本内核的补丁中也可以找到它。AIO 背后的基本思想是允许进程发起很多 I/O 操作,而不用阻塞或等待任何操作完成。稍后或在接收到 I/O 操作完成的通知时,进程就可以检索 I/O 操作的结果。
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基础 1、java1.4之前,java对I/O支持不完善,存在以下问题: 没有数据缓冲区,I/O性能存在问题。 没有C或者C++的channel概念,只有输入输出流。 同步式阻塞式I/O通信,通常会导致通信线程被长时间阻塞。 支持的字符集有限,硬件可移植性不好。 2、Linux网络I/O模型 Linux内核将所有外部设备都看作一个文件来操作,对文件的操作都会调用内核提供的系统命令,返回一个fd(文件描述符)。 描述符就是一个数字,它指向内核中的一个结构体(文件路径,数据区等属性)。 fd演示:
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。
本文试图理清楚几种IO模型的根本性区别,同时分析了为什么在Linux网络编程中最好要用非阻塞式IO?
这篇文章读不懂的没关系,可以先收藏一下。笔者准备介绍完epoll和NIO等知识点,然后写一篇Java网络IO模型的介绍,这样可以使Java网络IO的知识体系更加地完整和严谨。初学者也可以等看完IO模型介绍的博客之后,再回头看这些博客,会更加有收获。
因为项目需要,接触和使用了Netty,Netty是高性能NIO通信框架,在业界拥有很好的口碑,但知其然不知其所以然。
在这个连接的生命周期里,绝大部分时间都是空闲的,活跃时间(发送数据和接收数据的时间)占比极少,这样独占一个服务器是严重的资源浪费。事实上所有的服务器都是高并发的,可以同时为成千上万个客户端提供服务,这一技术又被称为IO复用。
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。
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。
同步、异步、阻塞、非阻塞都是和I/O(输入输出)有关的概念,最简单的文件读取就是I/O操作。而在文件读取这件事儿上,可以有多种方式。
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。
最近使用tcpdump的时候突然想到这个问题。因为我之前只存在一些一知半解的认识:比如直接镜像了网卡的包、在数据包进入内核前就获取了。但这些认识真的正确么?针对这个问题,我进行了一番学习探究。
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!
select本质上是通过设置或检查存放fd标志位的数据结构进行下一步处理。 这带来缺点:
socket编程的demo中使用的都是最基本的,但是一般不会真正用在项目中的代码。而实际项目中,需要面临复杂多变的需求环境,比如有多个socket连接,或者服务需要监听的时候,可能有很多socket连接进来。面对这种情况,最直接最简单的想法是,一个socket连接创建一个线程去处理。当然,在socket连接数较少的情况下,这种方式无可厚非,但是如果连接数量较大,就会出现意外情况。
第一个是在AmS中进行,即Android所声称的当系统内存低时,优先释放没有任何Activity的进程,然后释放非前台Activity对应的进程。
在一些物理内存为8g的服务器上,主要运行一个Java服务,系统内存分配如下:Java服务的JVM堆大小设置为6g,一个监控进程占用大约 600m,Linux自身使用大约800m。从表面上,物理内存应该
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