IO包括兩個過程:1、發(fā)起IO請求,2荣茫、執(zhí)行IO操作
IO操作有兩種(讀/寫)
讀過程,一個是等待數(shù)據(jù)的過程(數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)到達(dá)系統(tǒng)空間)场靴,一個是拷貝數(shù)據(jù)的過程(數(shù)據(jù)從系統(tǒng)空間寫入用戶內(nèi)存)
寫過程:一個是拷貝數(shù)據(jù)的過程(數(shù)據(jù)從用戶內(nèi)存寫入系統(tǒng)空間)啡莉,數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)空間傳到網(wǎng)關(guān)
1、同步:執(zhí)行一個操作后旨剥,進(jìn)程觸發(fā)一個IO操作并等待或輪詢查看IO操作是否完成咧欣,完成之后才可以做其他操作。
(同步在拷貝的過程轨帜,是用戶線程自行讀取數(shù)據(jù))
2魄咕、異步:執(zhí)行一個操作后,進(jìn)程觸發(fā)一個IO操作蚌父,然后立即返回蚕礼,可以去執(zhí)行其他操作,IO會交給內(nèi)核去進(jìn)行梢什,等完成后會受到通知
(異步在拷貝的過程是由內(nèi)核主動寫入用戶內(nèi)存的奠蹬,寫完之后會通知用戶線程)
3、阻塞:(cpu線程調(diào)度)進(jìn)程給CPU傳達(dá)一個任務(wù)之后嗡午,一直等待CPU處理完成囤躁,然后才執(zhí)行后面的操作。
4、非阻塞:進(jìn)程給CPU傳達(dá)任務(wù)后狸演,繼續(xù)處理后續(xù)的操作言蛇,隔斷時間再來詢問之前的操作是否完成。
阻塞/非阻塞針對io的第一步宵距,即發(fā)起io請求的過程腊尚,同步/異步針對io操作的第二步,即進(jìn)行io操作满哪。
BIO(同步阻塞io):一個線程處理一個請求婿斥,每次發(fā)起io請求都要創(chuàng)建一個線程,這個線程執(zhí)行完這個操作后才能干別的事情哨鸭。(注意:可以同時進(jìn)行多個io操作民宿,但是要創(chuàng)建多個線程)。
如果這個連接不做任何事情會造成不必要的線程開銷像鸡,當(dāng)然可以通過線程池機(jī)制改善活鹰。
通道和流很相似,通道支持讀和寫只估,流只支持讀或?qū)?/b>
通道從buffer中獲取數(shù)據(jù)志群,通道傳遞數(shù)據(jù)到buffer
適用:連接數(shù)目比較小且固定的架構(gòu)
NIO(同步非阻塞io):一個線程處理多個請求,但是請求之后的io操作是同步的蛔钙,依然要一個一個執(zhí)行赖舟。
客戶端發(fā)送的請求都會注冊到多路復(fù)用器上,當(dāng)輪詢到哪個請求要進(jìn)行io操作是才創(chuàng)建一個線程去處理夸楣。
適用:連接數(shù)目多且連接比較短(輕操作)的架構(gòu)
AIO(異步非阻塞io):不需要使用額外的io線程宾抓,使用回調(diào)函數(shù)函數(shù)實現(xiàn),read/write操作都是異步的豫喧,操作完成后會主動調(diào)用回調(diào)函數(shù)石洗。當(dāng)io操作完成后應(yīng)用程序會收到通知
客戶端發(fā)送的請求都直接由內(nèi)核處理,處理完成后會調(diào)用回調(diào)函數(shù)通知應(yīng)用程序啟動線程進(jìn)行后續(xù)處理紧显。
適用:連接數(shù)目多且連接比較長(重操作)的架構(gòu)
操作系統(tǒng)提供了一些接口來支持多路復(fù)用io
select讲衫,poll,epoll的區(qū)別
select(底層實現(xiàn):數(shù)組)與poll(鏈表)都是時間復(fù)雜度O(n)孵班,因為這兩個只能返回是否有流在進(jìn)行IO操作涉兽,然后還需要占用cpu時間片去輪詢哪些流在進(jìn)行IO操作,但是select的最大連接數(shù)是1024篙程,poll沒上限枷畏。而epoll(哈希表)(event poll)則不同,它是復(fù)雜度O(1)虱饿,直接返回在執(zhí)行IO操作的流拥诡,不需要輪詢触趴。
不一定epoll更好,因為若請求數(shù)量較少渴肉,且請求的活躍度高冗懦,那么使用select和poll更好,因為epoll的通知機(jī)制需要很多回調(diào)函數(shù)仇祭。