网站设计和建设ppt,工信部网站备案查询步骤,太平洋建设集团网站,顺德定制网站建设文章目录 Linux高级IO1. 五种IO模型1.1 阻塞IO1.2 非阻塞IO1.3 信号驱动IO1.4 IO多路转接1.5 异步IO 2. 同步通信和异步通信3. 阻塞和非阻塞 Linux高级IO
1. 五种IO模型 IO是什么#xff1f; IO是计算机领域中的缩写#xff0c;指的是输入/输出#xff08;Input/Output IO是计算机领域中的缩写指的是输入/输出Input/Output。在计算机系统中IO通常指的是计算机与外部设备如键盘、鼠标、显示器、硬盘、网络等之间的数据交换过程。 输入Input 输入指的是数据从外部设备传输到计算机系统内部的过程。例如从键盘输入文字或命令到计算机中从网络接收数据包从磁盘读取文件内容。 输出Output 输出指的是数据从计算机系统传输到外部设备的过程。例如将计算机处理后的数据显示在屏幕上将数据写入到打印机以打印文档将文件保存到硬盘上。 数据是怎么从输入到输出的呢过程是什么样的 简单的看调用read和write函数将数据传入OS由OS传给不同的外设。 输入和输出IO的过程发生在计算机系统与外部环境之间的数据交换过程中。在计算机系统内部IO的过程涉及多个层次和组件 应用层应用程序通过调用操作系统提供的IO接口如read和write函数来实现数据的输入和输出。 操作系统操作系统负责管理和调度IO操作包括与设备驱动程序的交互、数据缓存、IO调度等。 设备驱动程序设备驱动程序是操作系统和硬件设备之间的接口负责控制和管理具体的硬件设备处理来自设备的IO请求和响应。 总结来说IO过程涉及了从用户层到操作系统内核的数据传输以及操作系统到物理设备或网络的数据传输过程。 操作系统怎么判断IO发生或者说是输入输出发生 通常在系统调用硬件中断状态改变网络活动资源占用这些情况下会产生IO事件。 在计算机系统中IO操作通常可以分解为两个主要阶段等待或者说请求和拷贝或传输。在理解拷贝条件是否发生之前需要考虑以下几个关键点 判断等待或请求条件发生 IO请求发起应用程序发出IO请求例如读取文件内容、发送网络数据等。 系统调用操作系统接收到应用程序的IO请求然后开始进行IO操作的准备工作这通常包括分配内核缓冲区、准备硬件接口等。 判断拷贝或传输条件发生 系统调用返回当应用程序发出读取或写入请求后操作系统会开始处理这个请求并最终完成数据的拷贝操作。可以通过系统调用的返回状态来判断拷贝操作是否已经完成。 数据可用性在读取操作中可以通过检查读取的数据是否已经在应用程序的缓冲区中可用来判断拷贝操作是否完成。类似地在写入操作中可以通过检查数据是否成功地传输到目标设备或目标位置来确认拷贝操作的完成。 事件通知有些IO操作在完成后会通过事件通知机制来通知应用程序例如异步IO模型中的完成事件或回调。应用程序可以通过这些事件或回调来确认拷贝操作已经完成。 所以为了提高数据交互的效率我们要提高IO操作的效率。 总结来说 1. IO就是Input和Output是计算机与外部进行交换的过程。 2. 为了实现应用层的数据交换我们通常使用read和write函数本质上就是把数据从用户层写给操作系统再本质上就是拷贝函数。 3. IO 等 拷贝 再进行拷贝之前我们要判断拷贝条件是否发生。 4. 所以我们想要实现高效的IO在单位的时间里等 或 拷贝 的时间越小效率越高但是一般拷贝的时间差不多所以怎么降低 等 的比重就是我们提高IO效率的办法。 所以说下面的可以提高IO效率的模型都是降低了等待的时间。 怎么降低等待的时间呢 我们先以简单的钓鱼例子来概括一下这五种IO模型 阻塞IO模型你投放鱼饵后就等待鱼儿咬钩。在等待鱼咬钩的过程中不能做其他事情只能一直盯着浮标直到有鱼上钩。 非阻塞IO模型你在每次投放鱼饵后你不会傻等鱼儿上钩而是不断定期检查浮标的状态。如果没有鱼上钩就继续做其他事情直到鱼上钩就收杆。 IO复用模型你可能会使用多根钓竿使用10个鱼竿100个鱼竿可以是无穷的鱼竿当有任何一根钓竿的浮标动了你就知道有鱼上钩然后去收杆。 信号驱动IO模型你可能会使用自动报警装置。每次投放鱼饵后设定了一个报警器当有鱼上钩时触发报警器发出信号。在听到报警器响时立即去收杆。 异步IO模型你会雇佣一个专业的钓鱼服务公司。他们会使用不同的钓鱼方式但是你完全不用关心你只要他们通知你来收杆就可以了。 1.1 阻塞IO 阻塞IO: 在内核将数据准备好之前, 系统调用会一直等待. 所有的套接字, 默认都是阻塞方式。 阻塞IO是最常见的IO模型。 1.2 非阻塞IO 非阻塞IO: 如果内核还未将数据准备好, 系统调用仍然会直接返回, 并且返回EWOULDBLOCK错误码。 非阻塞IO往往需要程序员循环的方式反复尝试读写文件描述符这个过程称为轮询这对CPU来说是较大的浪费一般只有特定场景下才使用。 1.3 信号驱动IO 信号驱动IO: 内核将数据准备好的时候, 使用SIGIO信号通知应用程序进行IO操作 1.4 IO多路转接 IO多路转接: 虽然从流程图上看起来和阻塞IO类似. 实际上最核心在于IO多路转接能够同时等待多个文件描述符的就绪状态。 1.5 异步IO 异步IO: 由内核在数据拷贝完成时, 通知应用程序(而信号驱动是告诉应用程序何时可以开始拷贝数据)。 总结任何IO过程中都包含两个步骤第一是等待第二是拷贝。而且在实际的应用场景中等待消耗的时间往往都远远高于拷贝的时间让IO更高效最核心的办法就是让等待的时间尽量少。 2. 同步通信和异步通信 同步和异步关注的是消息通信机制。 所谓同步就是在发出一个调用时在没有得到结果之前该调用就不返回. 但是一旦调用返回就得到返回值了; 换句话说就是由调用者主动等待这个调用的结果。 异步则是相反调用在发出之后这个调用就直接返回了所以没有返回结果; 换句话说当一个异步过程调用发出后调用者不会立刻得到结果; 而是在调用发出后被调用者通过状态、通知来通知调用者或通过回调函数处理这个调用。 同步通信类比钓鱼例子同步通信就像你投放鱼饵后自己必须一直盯着浮标直到鱼上钩才能继续下一步操作。这种方式下发送方和接收方都必须严格按照某种约定的时间或步骤进行操作以确保信息的同步传输和处理。 异步通信类比钓鱼例子异步通信就像你投放鱼饵后不再一直盯着浮标而是定期检查浮标的状态。你可以在等待鱼上钩的同时做其他事情当浮标动了或者有鱼上钩时你会得到通知然后再去收杆。 3. 阻塞和非阻塞 阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果消息返回值时的状态。 阻塞调用是指调用结果返回之前当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前该调用不会阻塞当前线程。 类比钓鱼例子阻塞就像你投放鱼饵后不得不一直盯着浮标不能离开或者做其他事情直到鱼上钩。 类比钓鱼例子非阻塞就像你投放鱼饵后定期检查浮标的状态。如果浮标没有动你可以继续做其他事情不需要一直等待鱼上钩。
