關於非同步io
記得幾年前使用mfc程式設計的時候，曾經使用過windows的非同步socket。
當在socket控制代碼上設定好關心的事件（如，可讀、可寫）後，如果事件發生，則指定的視窗會收到乙個指定的訊息。
int wsaasyncselect(socket s, hwnd hwnd, unsigned int wmsg, long levent);
然後視窗例程取得訊息，對socket進行處理（如，recv、send）。
linux也支援類似的非同步io（不侷限於socket），如果事件發生，指定的程序會收到乙個指定的訊號，然後在訊號處理函式裡面可以對fd進行處理。
fcntl(fd, f_setown, getpid());
使用非同步socket模型可以在乙個執行緒中處理多個socket，並且通過訊息佇列（或訊號佇列）將這些處理過程序列化。
相比於傳統的select模型，非同步socket模型在效能上有一定的優勢（每次select操作時，對所有fd的poll操作是很影響效能的）。可能是由於**寫起來不夠結構化，非同步io方式較少被人使用。
但是，實際上上面提到的非同步io並不是真正的非同步io。真正的非同步io應該是：
1、程序對fd進行讀寫，非阻塞；
2、核心負責完成對可讀寫事件的等待，以及讀寫過程，最後把結果通知給程序；
而不是：
1、程序設定關心的事件，非阻塞；
2、核心監聽到事件，然後通知程序；
3、程序呼叫讀寫介面，對fd程序操作；
4、核心完成讀寫操作，返回結果；
真正的非同步io省略了上面的2~3步，省略了一次核心和使用者的切進切出，具有更高的效率。
然而，一直以來，很多作業系統都沒有實現真正的非同步io機制。
實現自己的非同步io
前段時間在學習寫核心模組，作為練習，想做乙個實現非同步io的核心模組。其基本思路是使用乙個核心執行緒來完成對於所有相關聯的fd的讀寫操作。使用者程序進行讀寫時，實際上是向這個核心執行緒新增乙個任務。
這個核心模組註冊了乙個字元裝置（cdev），使用者使用非同步io的方式如下：
1、開啟這個裝置，獲得乙個裝置fd；
fd = open(「/dev/fasync」, o_rdwr);
這時，核心模組生成乙個非同步任務描述物件，存放在返回的fd對應的file->private_data中；
2、通過ioctl介面，將另乙個實際需要讀寫的fd（如：socket）「繫結」到這個裝置fd上；
ioctl(fd, fasync_ioctl_bind, socket);
這時，核心模組將socket資訊新增到fd對應的非同步任務描述物件中；
3、設定socket的f_owner，指定非同步通知的物件，並註冊對應的訊號處理過程；
fcntl(socket, f_setown, getpid());
這是由檔案子系統實現的功能，owner被記錄在socket對應的file結構中；
4、對這個裝置fd進行一次讀寫操作，讀寫操作不阻塞。使用者程式在訊號處理過程中獲知fd的讀寫結果；
read(fd, buffer, size);
這時，核心模組在fd對應的非同步任務描述物件中設定任務為read，及任務相關引數buffer和size。然後將該任務新增到該模組建立的核心工作執行緒中。
5、核心工作執行緒完成對socket的監聽和讀寫。任務完成後向socket對應的owner傳送訊號。
問題及解決辦法
大體的想法就是這樣。但是其中有一點很難實現：使用者傳入buffer是乙個虛擬位址，它與程序的頁表是對應的（如果頁表換了，這個位址也就沒有意義了）。這個位址僅僅在對應的程序上下文中才有效，在這個核心態的工作執行緒中可能是無效的，所以工作執行緒不能通過這個位址來進行讀寫。
核心空間的位址對映在系統初始化時已經生成在init_mm中，但是init_mm中的頁表資訊並不會直接被使用。每乙個程序在建立時，它的mm結構都會在init_mm的基礎上生成。也就是說，每個程序的頁表實際上是繼承了核心的頁表。於是，執行核心**時，並不需要切換頁表，因為每乙個使用者程序都能提供核心所需的頁表。這樣的設計避免了核心和使用者空間切換時的頁表切換。
在上面的設計中，非同步io工作執行緒作為乙個核心執行緒，並沒有自己專用的頁表。它也是使用之前的使用者程序的頁表（當從某個使用者程序a切換到這個核心執行緒時，a的頁表不被切換，繼續被核心執行緒使用）。
當使用者程序a呼叫read的時候，必定是從a切換到核心空間的（實際上這裡還是程序a的上下文），a的頁表還是生效的，所以核心可以使用使用者傳入的buffer。
而在工作執行緒因為socket可讀而被喚醒時，就沒法保證前乙個程序就是a了，這個時候buffer是不能直接使用的。
乙個可行的解決辦法是在接收使用者的呼叫時，將buffer轉成page（page代表了物理頁面）。這個時候，buffer可能還沒有被對映，沒有對應的page，所以需要把它手動建立一下對映。然後，核心模組記錄下這個page，以後就通過它來讀寫buffer。但是，這個方法實現起來相當麻煩，要考慮的邊界條件實在太多了（buffer與page邊界不對齊；buffer跨多個page；buffer可能已經被使用者釋放，但是直接使用page的話卻不知道這個事情；等等……）
後來，在較新的linux核心（2.6.2x）中看到了真正的非同步io——aio，原來linux已經實現了非同步io。（其實，aio早在linux 2.4時就已經被作為核心patch提供了。）
aio提供了專門的系統呼叫（aio_read、aio_write、...），作為非同步io的介面。
aio也是利用核心執行緒來完成讀寫工作的，那麼它是怎麼解決前面提到的讀寫使用者buffer的問題的呢？
aio的做法是記錄下使用者傳入的buffer，以及使用者程序的mm，然後在要訪問buffer之前，將頁表切換成對應使用者頁表（通過乙個叫use_mm函式），於是就可以直接使用buffer了。
在這裡，通過切換頁表來使得使用者傳入的buffer可用，把問題變得簡單了。
可惜use_mm這個函式並沒有匯出符號，不能被核心模組所引用（除非改一下核心），這一招不能用在我的核心模組上面了……
淺嚐非同步IO
關於非同步io 記得幾年前使用mfc程式設計的時候，曾經使用過windows的非同步socket。當在socket控制代碼上設定好關心的事件 如，可讀 可寫 後，如果事件發生，則指定的視窗會收到乙個指定的訊息。int wsaasyncselect socket s,hwnd hwnd,unsigne...
同步IO和非同步IO
同步io和非同步io 簡單的說 同步在程式設計裡，一般是指某個io操作執行完後，才可以執行後面的操作。非同步則是，將某個操作給系統，主線程去忙別的事情，等核心完成操作後通知主線程非同步操作已經完成。i windows同步i o與非同步i o 執行後的效果如下 winxp sp2 vc6.0 4 心得...
同步IO和非同步IO
同步io和非同步io 有兩種型別的檔案io同步 同步檔案io和非同步檔案io。非同步檔案io也就是重疊io。在同步檔案io中，執行緒啟動乙個io操作然後就立即進入等待狀態，直到io操作完成後才醒來繼續執行。而 非同步檔案io方式中，執行緒傳送乙個io請求到核心，然後繼續處理其他的事情，核心完成io請...