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?
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。
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
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。
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。
Proactor是常见的网络AIO模型。和Reactor的区别在于同步/异步。问题在于windows没有好的NIO,而Linux又没动力实现AIO,所以Reactor占多数。
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。
Java 中的 BIO、NIO和 AIO 理解为是 Java 语言对操作系统的各种 IO 模型的封装。
从基础讲起,IO的原理和模型是隐藏在编程知识底下的,是开发人员必须掌握的基础原理,是基础的基础,更是通关大厂面试的必备知识。
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
这是05年的老文章,网上应该有人早就翻译过了,我翻译它仅仅为了学习Reactor/Proactor两种TCP服务器设计模式,顺便作翻译练习。
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。
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。
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:
aio_return 异步 I/O 和标准块 I/O 之间的另外一个区别是我们不能立即访问这个函数的返回状态,因为我们并没有阻塞在 read 调用上。在标准的 read 调用中,返回状态是在该函数返回时提供的。但是在异步 I/O 中,我们要使用 aio_return 函数。这个函数的原型如下: ssize_t aio_return( struct aiocb *aiocbp ); 只有在 aio_error 调用确定请求已经完成(可能成功,也可能发生了错误)之后,才会调用这个函数。aio_return 的返回值就等价于同步情况中 read 或 write 系统调用的返回值(所传输的字节数,如果发生错误,返回值就为 -1)。 aio_write aio_write 函数用来请求一个异步写操作。其函数原型如下: int aio_write( struct aiocb *aiocbp ); aio_write 函数会立即返回,说明请求已经进行排队(成功时返回值为 0,失败时返回值为 -1,并相应地设置 errno)。 这与 read 系统调用类似,但是有一点不一样的行为需要注意。回想一下对于 read 调用来说,要使用的偏移量是非常重要的。然而,对于 write 来说,这个偏移量只有在没有设置 O_APPEND 选项的文件上下文中才会非常重要。如果设置了 O_APPEND,那么这个偏移量就会被忽略,数据都会被附加到文件的末尾。否则,aio_offset 域就确定了数据在要写入的文件中的偏移量。 aio_suspend 我们可以使用 aio_suspend 函数来挂起(或阻塞)调用进程,直到异步请求完成为止,此时会产生一个信号,或者发生其他超时操作。调用者提供了一个 aiocb 引用列表,其中任何一个完成都会导致 aio_suspend 返回。 aio_suspend 的函数原型如下: int aio_suspend( const struct aiocb *const cblist[], int n, const struct timespec *timeout ); aio_suspend 的使用非常简单。我们要提供一个 aiocb 引用列表。如果任何一个完成了,这个调用就会返回 0。否则就会返回 -1,说明发生了错误。请参看清单 3。 清单 3. 使用 aio_suspend 函数阻塞异步 I/O struct aioct *cblist[MAX_LIST] /* Clear the list. */ bzero( (char *)cblist, sizeof(cblist) ); /* Load one or more references into the list */ cblist[0] = &my_aiocb; ret = aio_read( &my_aiocb ); ret = aio_suspend( cblist, MAX_LIST, NULL ); 注意,aio_suspend 的第二个参数是 cblist 中元素的个数,而不是 aiocb 引用的个数。cblist 中任何 NULL 元素都会被 aio_suspend 忽略。 如果为 aio_suspend 提供了超时,而超时情况的确发生了,那么它就会返回 -1,errno 中会包含 EAGAIN。 aio_cancel aio_cancel 函数允许我们取消对某个文件描述符执行的一个或所有 I/O 请求。其原型如下: int aio_cancel( int fd, struct aiocb *aiocbp ); 要取消一个请求,我们需要提供文件描述符和 aiocb 引用。如果这个请求被成功取消了,那么这个函数就会返回 AIO_CANCELED。如果请求完成了,这个函数就会返回 AIO_NOTCANCELED。 要取消对某个给定文件描述符的所有请求,我们需要提供这个文件的描述符,以及一个对 aiocbp 的 NULL 引用。如果所有的请求都取消了,这个函数就会返回 AIO_CANCELED;如果至少有一个请求没有被取消,那么这个函数就会返回 AIO_NOT_CANCELED;如果没有一个请求可以被取消,那么这个函数就会返回 AIO_ALLDONE。我们然后可以使用 aio_error 来验证每个 AIO 请求。如果这个请求已经被取消了,那么 aio_error 就会返回 -1,并且 errno 会被设置为 ECANCELED。 lio_listio 最后,AIO 提供了一种方法使用 lio_listio API 函数同时发起多个传输。这个函数非常重要,因为这意味着我们可以在一个系统调用(一次内核上下文切换
关于Java网络编程中的同步IO和异步IO的区别及原理的文章非常的多,具体来说主要还是在讨论Java BIO和Java NIO这两者,而关于Java AIO的文章就少之又少了(即使用也只是介绍了一下概念和代码示例)。
关于Java BIO、NIO、AIO的区别和原理,这样的文章非常的多的,但主要还是在BIO和NIO这两者之间讨论,而关于AIO这样的文章就少之又少了,很多只是介绍了一下概念和代码示例。
服务器端编程,经常需要构造高性能的网络应用,需要选用高性能的IO模型,这也是通关大公司面试必备的知识。
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。
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?
作者:ronaldoliu,腾讯 IEG 后台开发工程师 或许你也听说了,摩尔定律失效了。技术的发展不会永远是指数上升,当芯片的集成度越来越高,高到 1 平方毫米能集成几亿个晶体管时,也就是人们常说的几纳米工艺,我们的半导体行业就踩到天花板了。因为再小下去,晶体管内甚至都快无法通过一个原子了,然后就是不得不面临量子效应,也就是人们常开玩笑说的——玄学,所谓遇事不决,量子力学。 总而言之,我们的计算机硬件技术发展到了瓶颈期了,CPU 的运行速度几乎不会再有太多提升了。并且随着移动互联网的普及和万物互联,
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。
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。”
ARM和FPGA的交互是这个芯片最重要的部分,PL和PS的交互使用中断是较为快捷的方法,本文使用bram存储数据并通过外部pl端发出中断通知ps端读写数据。程序思路是按键产生中断,按键是直接连到pl端的,驱动产生异步通知,应用开始往BRAM写数据,然后再读取数据(阻塞读取),均打印出来比较
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。
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。
BIO, NIO, AIO,本身的描述都是在Java语言的基础上的。 而描述IO,我们需要从三个层面:
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。
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。
AIO中的A即Asynchronous,AIO即异步IO。它是异步非阻塞的,客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理,一般我们的业务处理逻辑会变成一个回调函数,等待IO操作完成后,由系统自动触发。
这几个经常出现的词汇很容易会引起大家的误解,第一次接触相关词汇是在课上,当时上操作系统的老师说得比较模糊(阻塞==同步,非阻塞==异步),当时觉得挺对 的,
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缓冲I/O是指通过标准库缓存来加速文件的访问,而标准库内部再通过系统调度访问文件。带缓存I/O也叫标准I/O,它符合ANSI C的标准I/O处理,是不依赖系统内核的,所以移植性是比较强的,在使用标准I/O操作的时候为了减少对read()、write()系统调用次数,带缓存I/O就是在用户层再建立一个缓存区,这个缓存区的分配和优化长度等细节都是标准I/O库处理好的,用户不用去关心。
从操作系统层面怎么理解网络I/O呢?计算机的世界有一套自己定义的概念。如果不明白这些概念,就无法真正明白技术的设计思路和本质。所以在我看来,这些概念是了解技术和计算机世界的基础。
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。
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
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。
问题: 两个并发操作,一个更新操作,一个查询操作,更新操作删除缓存后,查询操作没有命中缓存,先把旧的数据读出来放到缓存中,然后更新了数据库,于是缓存中的数据还是老的数据。
架构师是一个很神圣的职业,充满玄学之道,并不是每一个人都能够成为架构师,架构师需要具备很强的技术思维和业务思维以及产品思维,当然也很考验计算机功底,操作系统也是计算机功底的一部分。
前面两篇介绍按键的文章,无论是用GPIO来读取,还是用中断的方式,其应用程序通过循环读取的方式获取按键值,都会使得CPU的占用率很高。本篇先来介绍Linux中几种的I/O模型,以后使用这类方式进行按键值的读取,可以极大降低CPU的使用率。
今天分享的是几种实现并发式IO的方法。什么是并发式IO呢?可以简单理解为比如要同时读取几个文件的数据,但是这些文件什么时候可以读取是不确定的,要实现当某个文件可以读取的时候就立马去读取,这就是并发式。
最近越来越认为,在讲解技术相关问题时,大白话固然很重要,通俗易懂,让人有想读下去的欲望。但几乎所有的事,都有两面性,在看到其带来好处时,不妨想想是否也引入了不好的地方。
IO 是计算机体系中重要的一部分 。不同的 IO 设备有着不同的特点:数据率不一样、传送单位不一样,数据表示不一样,等等。所以,很难实现一种统一的输入输出方法。
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
网络编程之IO:说到IO不得不会想到NIO和BIO,说到这两个概念我们不得不看一下两个:
摘要 关于epoll的问题很早就像写文章讲讲自己的看法,但是由于ffrpc一直没有完工,所以也就拖下来了。Epoll主要在服务器编程中使用,本文主要探讨服务器程序中epoll的使用技巧。Epoll一般和异步io结合使用,故本文讨论基于以下应用场合: 主要讨论服务器程序中epoll的使用,主要涉及tcp socket的相关api。 Tcp socket 为异步模式,包括socket的异步读写,以及监听的异步操作。 本文不会过多讨论API的细节,而是专注流程与设计。 Epoll 的io模型 Epol
网络IO之阻塞、非阻塞、同步、异步总结 1、前言 在网络编程中,阻塞、非阻塞、同步、异步经常被提到。unix网络编程第一卷第六章专门讨论五种不同的IO模型,Stevens讲的非常详细,我记得去年看第一遍时候,似懂非懂,没有深入理解。网上有详细的分析:http://blog.csdn.net/historyasamirror/article/details/5778378。我结合网上博客和书总结一下,加以区别,加深理解。 2、数据流向 网络IO操作实际过程涉及到内核和调用这个IO操作的进程。以r
python在linux下的反弹shell代码我相信很多人都见过:
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