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。
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。
Java里面的IO模型种类较多,主要包括BIO,NIO和AIO,每个IO模型都有不一样的地方,那么这些IO模型是如何演变呢,底层的原理又是怎样的呢? 本文我们就来聊聊。
Reactor 与 Proactor 模型是近几年技术领域频频提到的两个设计模式,那么,究竟什么是 Reator,什么又是 Proactor,他们之间有什么异同呢? 本文就来详细介绍一下。
上一篇文章 主要分析了 Linux 原生 AIO 的原理和使用,而这篇要介绍的是 Linux 原生 AIO 的实现过程。
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?
POSIX AIO 是在用户控件模拟异步 IO 的功能,不需要内核支持,而 linux AIO 则是 linux 内核原声支持的异步 IO 调用,行为更加低级。
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。
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。
Linux环境编程对于初学者来说,必须深刻理解重点概念才能更好地编写代码,实现业务功能,下面就几个重要的及常用的知识点进行说明。搞懂这几个概念后以免在将来的编码出现混淆。 系统调用 ❝所有的操作系统在其内核里都有一些内建的函数,这些函数可以用来完成一些系统级别的功能。在Linux系统使用的这样的函数叫做“系统调用”,英文是systemcall。这些函数代表了从用户空间到内核空间的一种转换。 ❞ 系统调用是Linux操作系统提供的服务,是编写应用程序与内核之间通信的接口,也就是我们所说的函数。相对于普通的函数
linux 中最常用的 IO 模型是同步 IO,在这个模型中,请求发出后应用程序会阻塞直到满足条件(阻塞 IO),或在不满足条件的情况下立即返回出错(非阻塞 IO),这样做的好处是程序在等待 IO 请求完成时不会占用 CPU。 POSIX 定义了异步 IO 应用程序接口(AIO API),linux 2.6 以上版本的内核也实现了内核级别的异步 IO 调用。 异步 IO 的基本思想是允许进程发起很多 IO 操作,而不用阻塞任何一个,也不用等待任何操作的完成,直到 IO 操作完成时,进程可以检索 IO 操作的结果。
IO的阻塞与同步 IO即输入/输出(Input/Output)。每个应用系统都少不了交互,或多或少都会产生数据,而它们的核心:IO,其性能的发展明显落后于 CPU 。对于高性能、高并发的应用系统来说,回避IO瓶颈进而提升性能是至关重要的。 阻塞与非阻塞 一般来说,IO模型可以分为阻塞/非阻塞及同步/异步。先从简单的阻塞/非阻塞模型说起。 阻塞IO:用户进程发起IO操作后,必须等待IO操作完成才能继续运行。通信协议中的 Socket 编程,为了简单起见,也使用的这种方式。但这种方式会造成CPU大量闲置,系
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。
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)
io_submit、io_setup和io_getevents是LINUX上的AIO系统调用。这有一个非常特别注意的地方——传递给io_setup的aio_context参数必须初始化为0,在它的man手册里其实有说明,但容易被忽视,我就犯了这个错误,man说明如下:
在 Linux 平台上进行开发,IO 操作是一个非常重要的领域,掌握 IO 操作不仅能够提升应用程序的性能,还能够提高系统资源的利用效率。那么,如何才能算得上精通 IO 呢?本文将从几个方面进行详细探讨,包括文件 IO、网络 IO 以及高级 IO 技术。
我们知道Tornado 优秀的大并发处理能力得益于它的 web server 从底层开始就自己实现了一整套基于 epoll 的单线程异步架构,其他 web 框架比如Django或者Flask的自带 server 基本是基于 wsgi 写的简单服务器,并没有自己实现底层结构。而tornado.ioloop 就是 tornado web server 最底层的实现。
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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。
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、
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:
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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。
我相信大部分人看到这些名词,都是一头雾水的,如果你去搜索引擎搜索,那么恭喜你,你又会被各种文章中的高大上的名词搞得云里雾里。那么,我们应该怎么理清这么名词之间的关系呢?
IO模型是编程语言和软件开发中重要的知识。本篇从IO模型这个切入点横向梳理了从操作系统到应用层IO模型相关知识。考虑到技术本身具有横向迁移的特点,也可以帮助大家在宏观与微观,具体与细节,底层与应用多角度串联技术,本篇是第一篇从IO模型说起。
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。
我们看到,通过 DMA 芯片进行的硬盘读写过程需要进行四次特权级切换和四次拷贝操作。
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。
上篇文章,我们介绍了Java IO框架的演变,其实编程语言的IO实现是依赖于底层的操作系统,如果OS内核不支持,那么语言层面也无能为力。任何一个跨平台的编程语言,一定是能够在不同操作系统之间选择使用最优的IO模型,那么不同平台的io策略都有哪些实现呢?本篇文章我们就来了解一下。
在Linux系统编程中,IO流(Input/Output Streams)是一个非常重要的概念。高级IO流是基于基本IO操作(如read、write等)之上的扩展,提供了更强大的功能和更高效的操作方式。本文将深入探讨Linux中的高级IO流,重点介绍其原理和使用方法,并提供相应的C++代码示例。
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。
写这个小结主要是因为之前研究Boost.Asio的时候,其内部使用了很多不同的方法来实现异步网络编程 然后就顺便把一些高级的玩意看了一下,也顺便把以前低级的玩意放到一起,哇哈哈。很多东西只是个人的理解,不一定正确
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。
io_uring是Linux内核在v5.1引入的一套异步IO接口,随着其迅速发展,现在的io_uring已经远远超过了纯IO的范畴。从Linux v5.3版本开始,io_uring陆续添加了网络编程相关的API,对用户提供sendmsg、recvmsg、accept、connect等接口的异步支持,将io_uring的生态范围扩大到了网络领域。
本文介绍了多线程和并发的基本概念,以及常见的多线程服务器方案,如基于循环的迭代服务器、基于协程的并发服务器、基于事件驱动的非阻塞服务器和异步I/O服务器。作者还列举了一些常见的服务器应用场景,并给出了muduo库和Boost.Asio库的示例代码。
同步阻塞模式。在JDK1.4以前,使用Java建立网络连接时,只能采用BIO方式,在服务器端启动一个ServerSocket,然后使用accept等待客户端请求,对于每一个请求,使用一个线程来进行处理用户请求。线程的大部分时间都在等待请求的到来和IO操作,利用率很低。而且线程的开销比较大,数量有限,因此服务器同时能处理的连接数也很低。
概述 什么是性能? 性能最通俗的衡量指标就是“时间”,CPU的使用率指的是CPU用于计算的时间占比,磁盘使用率指的是磁盘操作的时间占比,当CPU使用率100%时,意味着有部分请求来不及计算,响应时间
导言:运维工作中除了要维持平台的稳定运行以外,还得对服务器的性能进行优化,让服务器发挥出良好的工作性能是稳定运行的基础。腾讯互娱DBA团队的汪伟(simon)在这一领域里整理出了一套性能优化的资料为大家在性能优化提供充足的方向。
网络I/O,可以理解为网络上的数据流。通常我们会基于socket与远端建立一条TCP或者UDP通道,然后进行读写。单个socket时,使用一个线程即可高效处理;然而如果是10K个socket连接,或者更多,我们如何做到高性能处理?
Netty作为高性能的网络通信框架,它是IO模型演变过程中的产物。Netty以Java NIO为基础,是一种基于异步事件驱动的网络通信应用框架,Netty用以快速开发高性能、高可靠的网络服务器和客户端程序,很多开源框架都选择Netty作为其网络通信模块。本文主要通过分析IO模型的优化演进之路,比较不同IO模型的异同,让大家对于Java IO模型有着更加深刻的理解,我想这也是Netty如何实现高性能网络通信理解的重要基础。话不多说,我们赶紧发车了。
在分享这次面试经典题目汇总之前,预告一下,下期分享面试题目汇总,会把之前网友在群里分享的一份面试题目答案完善出来:
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
强大的TCP/UDP Server框架,支持多线程,EventLoop,事件驱动,异步,Worker进程组,Task异步任务,毫秒定时器,SSL/TLS隧道加密。
IO模型 只关注IO,不关注IO读写完成后的事情。 同步:程序(APP)自己进行读/写操作 异步:由Kernel完成读/写,程序跑起来感觉像没有访问IO,访问的是buffer 阻塞:BLOCKING,一直等待着方法有效的返回结果 非阻塞:NONBLOCKING,调用方法的时候就返回是否读取到,(java中要么返回null,要么返回具体的对象) 所以IO模型有: 同步阻塞:程序(APP)自己读取,调用了方法后一直等待着有效的返回结果 同步非阻塞:程序(APP)自己读取,调用方法的瞬间就给出是否读取到的返回结
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,操心系统将虚拟空间划分为两部分,一部分为内核空间,一部分为用户空间。
很多的小伙伴,被java IO 模型,搞得有点儿晕,一会儿是4种模型,一会儿又变成了5种模型。
最近在读一本<<软件架构设计:大型网站技术架构与业务融合之道>>,它就像是把你平时一点点积累的知识有条理且有深度的整合。一步一步的将读者断断续续的知识接起来。以下文章是记录书本中的一些知识并加以拓展。
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。
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