十三 select poll和epoll機制的介紹

2022-10-10 18:45:08 字數 1446 閱讀 7242

(1)同步io

在作業系統中,程式執行的空間分為核心空間和使用者空間,使用者空間所有對io操作的**(如檔案的讀寫、socket的收發等)都會通過系統呼叫進入核心空間完成實際的操作。

cpu的速度遠快於硬碟、網路等io。在乙個執行緒中,cpu執行**的速度極快,然而,一旦遇到io操作,如讀寫檔案、傳送網路資料時,就需要等待io操作完成,才能繼續進行下一步操作,這種情況稱為同步io.

(2)非同步io

當程式需要對 i/o 進行操作時,它只發出 i/o 操作的指令,並不等待 i/o 操作的結果,然後就去執行其他**了。一段時間後,當 i/o 返回結果時,再通知 cpu 進行處理。這樣子使用者空間中的程式不需要等待核心空間中的 i/o 完成實際操作,就可執行其他任務,提高 cpu 的利用率。

簡單來說就是,使用者不需要等待核心完成實際對 io的讀寫操作就直接返回了。

(3)阻塞io  

在 linux 中,預設情況下所有的 socket 都是阻塞的,乙個典型的讀操作流程大概是這樣:

當使用者程序呼叫了 read()/recvfrom() 等系統呼叫函式,它會進入核心空間中,當這個網路i/o 沒有資料的時候,核心就要等待資料的到來,而在使用者程序這邊,整個程序會被阻塞,直到核心空間返回資料。當核心空間的資料準備好了,它就會將資料從核心空間中拷貝到使用者空間,此時使用者程序才解除阻塞的的狀態,重新執行起來。

所以,阻塞 i/o 的特點就是在io 執行的兩個階段(使用者空間與核心空間)都被阻塞了。

(4)非阻塞io

linux 下,可以通過設定 socket 使其變為非阻塞模式,這種情況下,當核心空間並無資料的時候,它會馬上返回結果而不會阻塞,此時使用者程序可以根據這個結果自由配置,比如繼續請求資料,或者不再繼續請求。當對乙個非阻塞 socket 執行讀操作時,流程是這個樣子:

所以,非阻塞 i/o 的特點是使用者程序需要不斷的主動詢問核心空間的資料準備好了沒有。

(5)多路復用io

多路復用 i/o 就是我們說的 select,poll,epoll 等操作,復用的好處就在於單個程序就可

以同時處理多個網路連線的 i/o,能實現這種功能的原理就是select、poll、epoll 等函式

會不斷的 輪詢它們所負責的所有 socket ,當某個 socket 有資料到達了,就通知使用者程序。

一般來說 i/o 復用多用於以下情況:

與多程序和多執行緒技術相比,i/o 多路復用技術的最大優勢是系統開銷小,系統不必建立程序/執行緒,也不必維護這些程序/執行緒,從而大大減小了系統的開銷。但 select,poll,epoll 本質上都是同步 i/o,因為他們都需要 在讀寫事件就緒後自己負責進行讀寫,也就是說這個讀寫過程是 阻塞的,而 非同步 i/o 則無需自己負責進行讀寫,非同步 i/o 的實現會負責把資料從核心拷貝到使用者空間.

1、select

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