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

linux 多路复用i/o

Linux多路复用I/O是一种高效的I/O处理方式,允许单个线程或进程同时监控和处理多个文件描述符(sockets、pipes等)上的I/O事件。以下是对该技术的详细解释:

基础概念

  1. 文件描述符:在Linux系统中,一切皆文件,包括网络连接、终端等。每个文件描述符都是一个非负整数,用于标识一个打开的文件或其他I/O资源。
  2. 多路复用:指的是一个进程或线程可以同时等待多个文件描述符上的事件,而不需要为每个文件描述符创建单独的线程或进程。

相关优势

  1. 提高性能:减少了线程或进程的创建和销毁开销,提高了系统的并发处理能力。
  2. 简化编程模型:开发者无需管理大量的线程或进程,降低了编程复杂性。
  3. 资源利用率高:更有效地利用系统资源,特别是在高并发场景下。

类型

  1. select:最早的I/O多路复用机制,但性能相对较低,因为每次调用都需要轮询所有文件描述符。
  2. poll:与select类似,但支持更多的文件描述符,且没有最大数量限制。
  3. epoll:Linux特有的高效I/O多路复用机制,采用事件驱动的方式,性能更高。

应用场景

  1. 网络服务器:处理大量并发连接,如Web服务器、聊天服务器等。
  2. 实时系统:需要快速响应多个I/O事件的系统。
  3. 数据处理:同时处理多个数据流或文件。

遇到的问题及解决方法

  1. 性能瓶颈
    • 原因:当文件描述符数量非常大时,select和poll的性能会下降。
    • 解决方法:使用epoll代替,因为epoll采用事件驱动的方式,性能更高。
  • 编程复杂性
    • 原因:多路复用API相对复杂,需要正确处理各种状态和事件。
    • 解决方法:使用高级库或框架(如libevent、libev)来简化编程。

示例代码(使用epoll)

代码语言:txt
复制
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

#define MAX_EVENTS 10

int main() {
    int epoll_fd = epoll_create1(0);
    if (epoll_fd == -1) {
        perror("epoll_create1");
        return 1;
    }

    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = STDIN_FILENO;

    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &event) == -1) {
        perror("epoll_ctl");
        close(epoll_fd);
        return 1;
    }

    struct epoll_event events[MAX_EVENTS];
    while (1) {
        int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1);
        if (nfds == -1) {
            perror("epoll_wait");
            break;
        }

        for (int i = 0; i < nfds; ++i) {
            if (events[i].data.fd == STDIN_FILENO) {
                char buf[256];
                ssize_t len = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));
                if (len > 0) {
                    buf[len] = '\0';
                    printf("Read: %s", buf);
                }
            }
        }
    }

    close(epoll_fd);
    return 0;
}

这个示例代码展示了如何使用epoll来监控标准输入(stdin)上的可读事件,并在数据可用时读取并打印出来。

页面内容是否对你有帮助?
有帮助
没帮助

相关·内容

  • Linux IO多路复用模型

    Linux IO多路复用模型 什么是流 什么是IO操作 阻塞与非阻塞模型 阻塞 解决阻塞死等待的办法 办法一:非阻塞、忙轮询 办法二:select 办法三:epoll Select和Poll模式 Epoll...O复用+多进程多路I/O复用(进程池) 模型六、单线程多路I/O复用+多线程多路I/O复用+多线程 总结 ---- 什么是流 流指的是可以进行I/O操作的内核对象,例如: 文件,管道和套接字等,流的入口就是文件描述符...O多路复用的技术 ● 只关心“活跃”的链接,无需遍历全部描述符集合 ● 能够处理大量的链接请求(系统可以打开的文件数目) Epoll所支持的文件描述符上限是整个系统最大可以打开的文件数目,例如: 在1GB...有Client1客户端Connect请求,I/O复用机制检测到ListenFd触发读事件,则进行Accept建立连接,并将新生成的connFd1加入到监听I/O集合中。...一旦其中某个被监听的客户端套接字触发I/O读写事件,那么,会立刻开辟一个新线程来处理I/O读写业务。

    77920

    【Linux】IO多路复用-SELECTPOLLEPOLL

    I/O多路复用 前言 文本相关参考资料及部分内容来源 《Linux高性能服务器编程》 《TCP/IP网络编程》 《Linux/UNIX系统编程手册》 ---- I/O多路复用核心思想为...通常,网络程序在下列情况下需要使用I/O多路复用技术。 客户端程序需要同时处理多个socket。 客户端程序要同时处理用户输入和网络连接。...这是I/O复用使用最多的场合。 服务器要同时处理TCP请求和UDP请求。 服务器要同时监听多个端口,或处理多种服务。...---- epoll epoll是Linux特有的I/O复用函数。它在实现和使用上与select和poll有很大的差异。 epoll使用一组函数来完成任务,而不是单个函数。...---- 代码示例 仅部分核心代码示例: 完整的可以去《Linux高性能服务器编程》源代码9-4查看 主线程中循环监听事件 while( 1 ){ int ret = epoll_wait

    1K30

    Linux中IO多路复用机制

    IO 操作,然后进入阻塞或轮询判断的状态,这其实对性能损耗很大,阻塞等待 IO 拷贝返回时,用户线程不能执行后面的逻辑流,非阻塞则是开启线程轮询判断,对 CPU 消耗比较大,所以才有了我们后面的 IO 多路复用...select 多路复用 IO 模型 先解释一个Linux中文件描述符的概念,通过文件描述符,可以找到文件指针,从而进入打开文件表,文件表里有很多关于文件的相关信息。...关于Linux的IO多路复用模型还有 poll 和 epoll ,这里说一下它们之间的区别,poll 可监视的 IO数量大于 select,而 epoll 和其他两个函数的区别就是不会轮询文件描述符来操作...当一个IO完毕就直接通知刷新,而不是一直轮询判断可读写的状态来刷新,简单的说,epoll 只会刷新已经成功的 IO,而其他两个函数判断 IO 是否已成功是用轮询的方式,细心的朋友会发现,我们的这个 IO 多路复用好像也没有比阻塞或非阻塞...IO 模型强到哪去,而且还要往函数里添加 socket 监听回调,IO 多路复用的核心就在于同一时刻一个逻辑流也就是一个线程可以监听操作多个 IO,而其他 IO 模型只能通过多线程来进行多个 IO 的需求

    1.2K20

    Linux中epoll IO多路复用机制

    epoll简介 epoll 是Linux内核中的一种可扩展IO事件处理机制,最早在 Linux 2.5.44内核中引入,可被用于代替POSIX select 和 poll 系统调用,并且在具有大量应用程序请求时能够获得较好的性能...( 此时被监视的文件描述符数目非常大,与旧的 select 和 poll 系统调用完成操作所需 O(n) 不同, epoll能在O(1)时间内完成操作,所以性能相当高),epoll 与 FreeBSD的...当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,在linux下如果查看/proc/进程id/fd/,是能够看到这个fd的,所以在使用完epoll后,必须调用close() 关闭,否则可能导致fd被耗尽...select支持的句柄数是有限制的, 同时只支持1024个,这个是句柄集合限制的,如果超过这个限制,很可能导致溢出,而且非常不容易发现问题, TAF就出现过这个问题, 调试了n天,才发现:)当然可以通过修改linux

    1.5K90

    Linux O(n)调度器

    前面我们学习了调度器的设计需要关注的几个点,在这里复习下: 吞吐量(对应的是CPU消耗型进程) 响应速度(对应的是IO消耗型进程) 公平性,确保每个进程都可以有机会运行到 移动设备的功耗 Linux中调度器的设计...实时进程采用两种调度策略SCHED_RR或者SCHED_FIFO 普通进程采用nice值进行动态调整普通进程的优先级 经常睡眠的进程尝试增大下优先级,经常长占CPU的适当减少优先级 本节我们先来学习Linux...早期的调度算法的设计,先从最早的调度器算法开始,此调度器时间复杂度是O(n),所以也可以称为O(n)调度算法。...我们选择的内核版本是linux-2.4.19。 O(n)调度器的实现原理 O(n)代表的是寻找一个合适的进程的时间复杂度。...总之O(n)调度器有很多问题,不过有问题肯定要解决的。所以在Linux2.6引入了O(1)的调度器。

    3.4K20

    Linux O(1)调度器

    O(n)调度器的种种问题,linux内核社区则在2.6内核版本引入了O(1)调度器,当然了引入的目的也正是要解决O(n)调度器面临的问题。...我们这片文章以Linux2.6.2版本来学习,在Linux内核文档中有一篇关于O(1)调度器的目的,如何设计的,以及实现有一个详细的介绍:sched-design.txt文档,有兴趣的可以去阅读。...从以上几点来看,可以看出O(1)的算法的改进都是针对O(n)算法存在的问题来修改的。...总结: O(1)调度器的引入主要是为了解决O(n)调度器的不足 O(1)调度器在赏罚机制上比O(n)调度器考虑的因素比较多,不再时像O(1)那样直接考时间片的大小来调度 但是O(n)和O(1)调度算法上核心还是通过判断一个进程的行为...如果去看O(1)调度器的实现,没有O(n)算法那么简单明了,O(1)中加了需要时间的判断,各种情况的考虑,导致代码的阅读性很差,读起来很费劲。

    2.9K21

    谈谈调度 - Linux O(1)

    约莫十五年前,当我刚刚开始参加工作时,赶上 Linux 发布划时代的 2.6 内核。在这个大家都翘首期盼的内核版本中,最令人兴奋的便是 O(1) scheduler。本文来谈谈这个算法是如何实现的。...2.4 scheduler 的问题 Linux 2.4 scheduler 支持 SMP(Symmetric Multi-Processing),然而,由于只用一个 global runqueue,各个...谈到搜索,大家第一反应是 hash table 是 O(1) 时间复杂度的。然而,它在最坏情况下是 O(N) 的。除此之外,没有任何算法能在最坏情况下 search 也是 O(1)。...linked list,stack,queue 在平均和最坏情况下都是 O(1),而大家脑海里的 hash table,同样的,虽然平均是 O(1),但最坏情况是 O(N)。...在其刚问世时,很多 linux 发行版就迫不及待将其移植回 2.4 kernel。而程序君整个职业生涯中接触过的一些调度器中,都能见到 bitarray + priority queue 的身影。

    1.9K80

    Android 11 IORap --通过I O预取来改善应用启动

    适用于Android应用程序的IORap预读 IORap通过预测将需要哪些I / O并提前进行来减少应用程序启动时间。...许多应用程序在启动时需要访问I/O.很多时间会因为阻塞I / O而导致应用程序启动慢。预取数据之后,应用程序几乎可以从pagecache 中立即访问该数据,从而大大减少了应用程序启动延迟。...当我们评估Play商店中一些热门的热门应用程序时,有80%以上的app在启动期间花费了10%以上的时间来等待I / O。而约50%的app甚至花费了20%以上的时间。...下图显示了IORap的总体架构: 步骤1:收集perfetto trace IORap使用基于profiling的策略来确定要预取的I / O文件。...对于启动过程中具有大量I / O的应用程序非常有用。例如,Spotify对低端设备(Go和Pixel 3A)和高端设备(Pixel3或4)都显示了两位数的提升。

    2.3K10

    从磁盘I_O的角度理解SQL查询的成本

    数据库存储的基本单位是页,对于一棵 B+ 树的索引来说,是先从根节点找到叶子节点,也就是先查找数据行所在的页,再将页读入到内存中,在内存中对页的记录进行查找,从而得到想要数据,想要查找的,只是一行记录,但是对于磁盘 I/...O 来说却需要加载一页的信息,因为页是最小的存储单位。...数据库缓冲池磁盘 I/O 需要消耗的时间很多,而在内存中进行操作,效率则会高很多,为了能让数据表或者索引中的数据随时被我们所用,DBMS 会申请占用内存来作为数据缓冲池...,这样做的好处是可以让磁盘活动最小化,从而减少与磁盘直接进行 I/O 的时间。...图片顺序读取顺序读取其实是一种批量读取的方式,因为我们请求的数据在磁盘上往往都是相邻存储的,顺序读取可以帮我们批量读取页面,这样的话,一次性加载到缓冲池中就不需要再对其他页面单独进行磁盘 I/O 操作了

    2.5K2940

    初识Linux · O(1)调度算法

    并且,优先级一共就那么几个优先级,实际运行的时候,进程可不止有那么多个,所以优先级并不能真正代替进程是否先运行,并且nice值也是影响进程的运行,这一切,构成了一个新的专题,即Linux中的O(1)调度算法...O(1)调度算法 正式开始之前,我们不妨整理一下,有多少个问题: 1. 随着进程的增多,进程排队的时间是否会越来越多,甚至导致运行不了? 2. 优先级一定是越小就一定会先运行吗?...3. nice值影响优先级的区间为什么只有40个值 这么多问题的切入点只有一个,即Linux源码中的一个结构:runqueue 这是解决问题的关键。...根据上图,array[0]中有一个140个空间的queue,还有一个bitmap[5],因为这两个变量的存在,所以Linux的调度是分时操作的,保证了一定的公平性,还有一种操作是实时操作,实时操作的例子比如出租车...当某个队列中一个进程都没有了,比如active中没有进程了,那么active和expired交换队列,此时acitve指向的即活跃,即原来过期的进程变成了活跃进程,活跃的进程变成了过期的进程,这个过程,就被成为O(

    7010

    从磁盘I_O的角度理解SQL查询的成本

    数据库存储的基本单位是页,对于一棵 B+ 树的索引来说,是先从根节点找到叶子节点,也就是先查找数据行所在的页,再将页读入到内存中,在内存中对页的记录进行查找,从而得到想要数据,想要查找的,只是一行记录,但是对于磁盘 I/...O 来说却需要加载一页的信息,因为页是最小的存储单位。...数据库缓冲池磁盘 I/O 需要消耗的时间很多,而在内存中进行操作,效率则会高很多,为了能让数据表或者索引中的数据随时被我们所用,DBMS 会申请占用内存来作为数据缓冲池,这样做的好处是可以让磁盘活动最小化...,从而减少与磁盘直接进行 I/O 的时间。...顺序读取顺序读取其实是一种批量读取的方式,因为我们请求的数据在磁盘上往往都是相邻存储的,顺序读取可以帮我们批量读取页面,这样的话,一次性加载到缓冲池中就不需要再对其他页面单独进行磁盘 I/O 操作了。

    2.5K292
    领券