概念簡介
異步 I/O 模型總體可以分為兩種:反應(yīng)式( Reactive)模型和前攝式(Proactive)模型.
傳統(tǒng)的 select / epoll / kqueue 模型,以及 Java NIO 模型床玻,都是典型的反應(yīng)式模型
草姻,即應(yīng)用代碼對 I/O 描述符進(jìn)行注冊卫袒,然后等待 I/O 事件。
當(dāng)某個或某些 I/O 描述符所對應(yīng)的 I/O 設(shè)備上產(chǎn)生 I/O 事件(可讀掘殴、可寫徘意、異常等)時懂昂,系統(tǒng)將發(fā)出通知千所,于是應(yīng)用便有機(jī)會進(jìn)行 I/O 操作并避免阻塞狂魔。
由于在反應(yīng)式模型中應(yīng)用代碼需要根據(jù)相應(yīng)的事件類型采取不同的動作,最常見的結(jié)構(gòu)便是嵌套的if {...} else {...}
或 switch
真慢,并常常需要結(jié)合狀態(tài)機(jī)來完成復(fù)雜的邏輯毅臊。
前攝式模型
則恰恰相反理茎。在前攝式模型中黑界,應(yīng)用代碼主動地投遞異步操作而不管 I/O 設(shè)備當(dāng)前是否可讀或可寫。投遞的異步 I/O 操作被系統(tǒng)接管皂林,應(yīng)用代碼也并不阻塞在該操作上朗鸠,而是指定一個回調(diào)函數(shù)并繼續(xù)自己的應(yīng)用邏輯。當(dāng)該異步操作完成時础倍,系統(tǒng)將發(fā)起通知并調(diào)用應(yīng)用代碼指定的回調(diào)函數(shù)烛占。
在前攝式模型中,程序邏輯由各個回調(diào)函數(shù)串聯(lián)起來:異步操作 A 的回調(diào)發(fā)起異步操作 B 沟启,B 的回調(diào)再發(fā)起異步操作 C 忆家,以此往復(fù)。
Reactor 和 Proactor 同為事件驅(qū)動 I/O 模型
德迹,其本質(zhì)區(qū)別
在于事件觸發(fā)時機(jī): Reactor 在 I/O 設(shè)備就緒芽卿,即可以立即執(zhí)行 I/O 調(diào)用而無需阻塞時觸發(fā),只有這時才可以放心大膽的執(zhí)行 I/O 調(diào)用胳搞;而 Proactor 則允許在任意時刻發(fā)起 I/O 調(diào)用請求卸例,并在 I/O 調(diào)用完成時觸發(fā)事件称杨。
I/O發(fā)生時涉及的對象和階段
對于一個network I/O (這里我們以read舉例),它會涉及到兩個系統(tǒng)對象筷转,一個是調(diào)用這個I/O的process (or thread)姑原,另一個就是系統(tǒng)內(nèi)核(kernel)。當(dāng)一個read操作發(fā)生時呜舒,它會經(jīng)歷兩個階段:
1锭汛、 等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 (Waiting for the data to be ready)
2、 將數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到進(jìn)程中 (Copying the data from the kernel to the process)
記住這兩點(diǎn)很重要袭蝗,因?yàn)檫@些I/O Model的區(qū)別就是在兩個階段上各有不同的情況店乐。
select/epoll的優(yōu)勢并不是對于單個連接能處理得更快,而是在于能處理更多的連接呻袭。在選擇select眨八,poll,epoll時要根據(jù)具體的使用場合以及這三種方式的自身特點(diǎn):
1左电、表面上看epoll的性能最好廉侧,但是在連接數(shù)少并且連接都十分活躍的情況下,select和poll的性能可能比epoll好篓足,畢竟epoll的通知機(jī)制需要很多函數(shù)回調(diào)段誊。
2、select低效是因?yàn)槊看嗡夹枰喸冋煌稀5托б彩窍鄬Φ牧幔暻闆r而定,也可通過良好的設(shè)計(jì)改善
同步與異步涩哟、阻塞與非阻塞區(qū)別
同步與異步區(qū)別在于內(nèi)核是否會主動通知應(yīng)用程序相應(yīng)操作已完成
阻塞與非阻塞的區(qū)別在于應(yīng)用程序發(fā)出請求后是否只等待內(nèi)核該操作的響應(yīng)而不去干別的事
注:如果是同步非阻塞I/O,應(yīng)用程序雖不阻塞索赏,但仍需要同過輪詢的方式詢問內(nèi)核操作是否完成(對應(yīng)I/O復(fù)用中的select和poll)
參考
1、異步 I/O 模型大體上可以分為兩種贴彼,反應(yīng)式( Reactive )模型和前攝式( Proactive )模型
2潜腻、淺談Linux下的五種I/O模型
3、Linux下5種IO模型以及阻塞/非阻塞/同步/異步區(qū)別推薦