IO模型对比:同步、异步、阻塞、非阻塞
最近工作接触到了网络服务同步和异步,所以学习了下《UNIX网络编程》,在此作下总结。
一、I/O模型
输入/输出(I/O)是在主存和外部设备(如磁盘驱动器、终端和网络)之间拷贝数据的过程。输入是从I/O设备拷贝数据到主存,而输出是从主存拷贝数据到I/O设备。比如,网络可视为一个I/O设备,作为数据源和数据接收方。系统可以经过网络读取其他机器发送来的数据,并将数据复制到自己主存中。
下面分别介绍Unix的5种I/O模型:
- 阻塞式IO
- 非阻塞IO
- IO复用
- 信号驱动IO
- 异步IO
一个输入操作通常为以下两个阶段:
(1)等待数据准备好;
(2)从内核复制数据到进程;
拿网络中客户端请求服务的例子说明五种模型。
在网络请求中,套接字(socket)是实现通信的一个端点,应用程序可以通过它发送或接收数据,可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。
对于一个soket上的输入操作:
(1)等待数据从网络中到达。数据到达时被复制到内核中的缓冲区;
(2)把数据从内核缓冲区复制到应用进程缓冲区。
1. 阻塞式IO模型
阻塞式IO模型是最常用的,我们将recvfrom作为系统调用,来观察应用进程和内核之间的区别。下图中进程调用recvfrom,该系统调用直到数据报准备好且拷贝到应用缓冲区或者出错才返回,也就是说在数据返回之前,进程被阻塞,当进程返回成功指示后,才可以开始下面的处理。
2. 非阻塞式IO模型
下图中,前三次调用recvfrom,数据还没准备好,内核会立即返回一个EWOULDBLOCK错误,直到第四次调用时,数据准备好被拷贝到应用缓冲区,该系统调用返回成功指示,接下来开始处理数据。当应用进程像这样对一个非阻塞描述字循环调用recvfrom时,这实际上就是轮询(polling)。
应用程序不断地查询内核,检查数据是否准备好,这对CPU来说是一种浪费,所以这种模型比较少见。
3. IO复用模型
IO复用是指通过调用select,poll或者epoll函数,监听多个socket连接,每新来一个socket连接,就会被加入到监听列表,实现单个线程同时处理多个网络连接的IO。基本原理是通过select,poll或epoll不断轮询负责的全部socket,当其中一个数据准备好,就通知进程。然后调用recvfrom拷贝数据从内核到进程,返回成功指示后,进行下一步处理。
应用进程虽然不会被socket的IO阻塞,但一直被select,poll或epoll阻塞。如果socket数不是很多的话,使用IO复用模型可能比多线程 + 阻塞IO延迟更大,因为IO复用模型相对比之前的模型需要两次系统调用,它的优势在于能处理较多的连接。
4. 信号驱动IO模型
该模型通过系统调用sigaction安装一个信号处理程序。当内核准备好数据后,发送信号告知进程。在信号处理程序中调用recvfrom读取数据,并通知主循环。这种模型的好处是当等待数据报到达时,IO不被阻塞。主循环可以继续执行,只是等待信号处理程序的通知:数据已准备好被读。
5. 异步IO模型
异步IO模型让内核完成整个操作(包括将数据从内核拷贝到进程缓冲区)后才进行通知应用进程。这个模型和信号驱动模型的主要区别在于:信号驱动IO是由内核通知我们何时可以启动一个IO操作,而异步IO是由内核通知我们IO操作何时完成。
下图中调用aio_read,传递内核描述字、缓冲区指针、缓冲区大小、文件偏移,并告诉内核整个操作完成时如何通知我们。该系统调用立即返回,不阻塞于IO操作。该图中,内核在操作完成后传递一个信号,该信号直到数据被拷贝到缓冲区才产生,这是和信号驱动IO的不同之处。
二、IO模型区别
1. 对比
从这两个阶段来看,前四种模型在第一阶段有所不同,但第二个阶段基本相同,把数据从内核拷贝到应用进程的缓冲区时,进程被阻塞于recvfrom调用。异步IO模型的两个阶段都不同于前四种模型。
2. 同步vs异步
同步IO操作会阻塞请求进程,直到IO操作完成。
异步IO操作不会阻塞请求进程。
前四种模型:阻塞IO模型、非阻塞IO模型、IO复用模型和信号驱动IO都是同步IO模型,因为真正的IO操作(recvfrom)阻塞进程。
IO模型对比:同步、异步、阻塞、非阻塞的更多相关文章
- Linux IO模型(同步异步阻塞非阻塞等)的几篇好文章
聊聊同步.异步.阻塞与非阻塞聊聊Linux 五种IO模型聊聊IO多路复用之select.poll.epoll详解
- 网络IO模型:同步IO和异步IO,阻塞IO和非阻塞IO
同步(synchronous) IO和异步(asynchronous) IO,阻塞(blocking) IO和非阻塞(non-blocking)IO分别是什么,到底有什么区别?这个问题其实不同的人给出 ...
- 转 网络IO模型:同步IO和异步IO,阻塞IO和非阻塞IO
此文章为转载,如有侵权,请联系本人.转载出处,http://blog.chinaunix.net/uid-28458801-id-4464639.html 同步(synchronous) IO和异步( ...
- linux基础编程:IO模型:阻塞/非阻塞/IO复用 同步/异步 Select/Epoll/AIO(转载)
IO概念 Linux的内核将所有外部设备都可以看做一个文件来操作.那么我们对与外部设备的操作都可以看做对文件进行操作.我们对一个文件的读写,都通过调用内核提供的系统调用:内核给我们返回一个file ...
- (转)同步异步,阻塞非阻塞 和nginx的IO模型
同步异步,阻塞非阻塞 和nginx的IO模型 原文:https://www.cnblogs.com/wxl-dede/p/5134636.html 同步与异步 同步和异步关注的是消息通信机制 (sy ...
- python并发编程之IO模型 同步 异步 阻塞 非阻塞
IO浅谈 首先 我们在谈及IO模型的时候,就必须要引入一个“操作系统”级别的调度者-系统内核(kernel),而阻塞非阻塞是跟进程/线程严密相关的,而进程/线程又是依赖于操作系统存在的,所以自然不能脱 ...
- 转:IO模型-- 同步和阻塞,异步和非阻塞的区别
源地址 http://hi.baidu.com/deep_pro/item/db0c581af1c1f17e7b5f2534 这些词之间的区别难倒了很多人,还有什么同步阻塞, 同步非阻塞, 异步阻塞, ...
- 深入了解几种IO模型(阻塞非阻塞,同步异步)
版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载. https://blog.csdn.net/zk3326312/article/details/79400805一般来说,Linux下系统IO主要 ...
- 谈谈对不同I/O模型的理解 (阻塞/非阻塞IO,同步/异步IO)
一.关于I/O模型的问题 最近通过对ucore操作系统的学习,让我打开了操作系统内核这一黑盒子,与之前所学知识结合起来,解答了长久以来困扰我的关于I/O的一些问题. 1. 为什么redis能以单工作线 ...
- 哪5种IO模型?什么是select/poll/epoll?同步异步阻塞非阻塞有啥区别?全在这讲明白了!
系统中有哪5种IO模型?什么是 select/poll/epoll?同步异步阻塞非阻塞有啥区别? 本文地址http://yangjianyong.cn/?p=84转载无需经过作者本人授权 先解开第一个 ...
随机推荐
- Eureka入门一(了解概念)
Eureka注册中心(8761端口) IDEA(开发工具) 1,创建项目勾选Eureka Server 2, 创建yml文件,拷贝配置,下面配置必须为false,意为,该项目不要作为客户端注册,因为本 ...
- foundation DB问题
1. go get github.com/apple/foundationdb/bindings/go/src/fdb # github.com/apple/foundationdb/bindings ...
- SweetAlert(弹出层插件)
怀着非常.非常恼火的心情写下这个博文.我深深怀疑有一些人只会瞎粘贴复制别人的博文,自己试都不试就发布到网上,左右看的人想法,就此深通恶绝!! 废话不多说. SweetAlert是一个简洁好用的自制Al ...
- Struts2-Ajax整合之纯JavaScript版本
1.Ajax的作用:能够在不重新加载页面的情况下,用异步的方式与后台服务器进行数据交互 2.Struts2-Json的jar包(包含阿里巴巴自己的jar包) commons-beanutils-1.7 ...
- pureftp安装部署
ftp:文件传输pure-ftpd:ftp软件作用:通过映射登录传送和接收文件.1.先下载pure-ftpd软件,最好指定一个下载软件目录如:/usr/local/src wget https://d ...
- SVN的使用和问题解决方法总结
添加仓库之类的很简单,这里就不说了哈...不会的可以问问我,当然百度再快了..嘿嘿 1.从服务器Check Out代码: 2.提交代码: 3.你是不是今天和我一样纠结如何删除已经上传SVN的内容,其实 ...
- 微信小程序的配置详解
1.配置详解: 使用app.json文件来对微信小程序进行全局配置,决定页面文件的路径.窗口表现.设置网络超时时间.设置多 tab 等. 1>pages 接受一个数组,每一项都是字符串,来指定小 ...
- php配置 php-cgi.sock使用
PHP配置文件: [global]pid = /run/php-fpm/php-fpm.piderror_log = /var/log/php-fpm/php-fpm.loglog_level = n ...
- Redis数据类型Strings、Lists常用操作指令
Redis数据类型Strings.Lists常用操作指令 Strings常用操作指令 GET.SET相关操作 # GET 获取键值对 127.0.0.1:6379> get name (nil) ...
- etcd api常用操作
如果需要使用v2 version api,启动etcd时候需要加入“ETCD_ENABLE_V2=true”参数,否则会报错“404 page not found” 获取etcd信息 版本信息 # c ...