背景

整理之前学习socket编程的时候复习到了多路复用,搜索了有关资料,了解到多路复用也有局限性,本着打破砂锅问到底的精神,最终找到了关于IO模型的知识点。

在《Unix网络编程》一书中提到了五种IO模型,分别是:阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO、信号驱动IO以及异步IO。

我们在这里就介绍并实现这5种模型。介绍之前,请允许我引用某段比喻

阻塞IO, 给女神发一条短信, 说我来找你了, 然后就默默的一直等着女神下楼, 这个期间除了等待你不会做其他事情, 属于备胎做法.

非阻塞IO, 给女神发短信, 如果不回, 接着再发, 一直发到女神下楼, 这个期间你除了发短信等待不会做其他事情, 属于专一做法.

IO多路复用, 是找一个宿管大妈来帮你监视下楼的女生, 这个期间你可以些其他的事情. 例如可以顺便看看其他妹子,玩玩王者荣耀, 上个厕所等等. IO复用又包括 select, poll, epoll 模式. 那么它们的区别是什么?

  • 1) select大妈 每一个女生下楼, select大妈都不知道这个是不是你的女神, 她需要一个一个询问, 并且select大妈能力还有限, 最多一次帮你监视1024个妹子

  • 2) poll大妈不限制盯着女生的数量, 只要是经过宿舍楼门口的女生, 都会帮你去问是不是你女神

  • 3) epoll大妈不限制盯着女生的数量, 并且也不需要一个一个去问. 那么如何做呢? epoll大妈会为每个进宿舍楼的女生脸上贴上一个大字条,上面写上女生自己的名字, 只要女生下楼了, epoll大妈就知道这个是不是你女神了, 然后大妈再通知你.

    上面这些同步IO有一个共同点就是, 当女神走出宿舍门口的时候, 你已经站在宿舍门口等着女神的, 此时你属于阻塞状态

    接下来是异步IO的情况:

    你告诉女神我来了, 然后你就去打游戏了, 一直到女神下楼了, 发现找不见你了, 女神再给你打电话通知你, 说我下楼了, 你在哪呢? 这时候你才来到宿舍门口。 此时属于逆袭做法

阻塞IO 与 非阻塞IO

Linux 系统编程中,我们 在 有关概念 章节中介绍了阻塞的概念。那么也很容易理解什么是阻塞IO与非阻塞IO。直接看图

阻塞IO

最传统的一种IO模型,即在读写数据过程中会发生阻塞现象。

当用户线程发出IO请求之后,内核会去查看数据是否就绪,如果没有就绪就会等待数据就绪,而用户线程就会处于阻塞状态,用户线程交出CPU。当数据就绪之后,内核会将数据拷贝到用户线程,并返回结果给用户线程,用户线程才解除block状态。

%% 时序图
sequenceDiagram
title : 阻塞IO
participant application
participant kernel

Note right of application: 应用程序调用系统调用

application ->> kernel: recv()
kernel ->> kernel: 判断数据是否就绪(否则等待)
kernel ->> kernel: 准备好数据,拷贝到用户空间
kernel ->> application: 拷贝完成,唤醒应用程序

代码如下:

	printf("Calling recv(). \n");
ret = recv(socket, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0);
printf("Had called recv(). \n");

也许有人会说,可以采用多线程+ 阻塞IO 来解决效率问题,但是由于在多线程 + 阻塞IO 中,每个socket对应一个线程,这样会造成很大的资源占用,并且尤其是对于长连接来说,线程的资源一直不会释放,如果后面陆续有很多连接的话,就会造成性能上的瓶颈。

非阻塞IO

当用户线程发起一个IO操作后,并不需要等待,而是马上就得到了一个结果。如果结果是一个error时,它就知道数据还没有准备好,于是它可以再次发送IO操作。一旦内核中的数据准备好了,并且又再次收到了用户线程的请求,那么它马上就将数据拷贝到了用户线程,然后返回。

在非阻塞IO模型中,用户线程需要不断地询问内核数据是否就绪,也就说非阻塞IO不会交出CPU,而会一直占用CPU。

对于非阻塞IO就有一个非常严重的问题,在while循环中需要不断地去询问内核数据是否就绪,这样会导致CPU占用率非常高,因此一般情况下很少使用while循环这种方式来读取数据。

%% 时序图
sequenceDiagram
title : 非阻塞IO
participant application
participant kernel

Note right of application: 应用程序调用系统调用

application ->> kernel: fread
kernel ->> kernel: 数据未就绪
kernel ->> application: 返回EAGAIN
application ->> application: 判断返回值
application ->> kernel: fread

kernel ->> kernel: 准备好数据,拷贝到用户空间
kernel ->> application: 拷贝完成,返回成功

代码如下:

while(1)
{
printf("Calling recv(). \n");
ret = recv(socket, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0);
if (EAGAIN == ret) {continue;}
else if(ret > -1) { break;}
printf("Had called recv(), retry.\n");
}

Linux 网络编程的5种IO模型:阻塞IO与非阻塞IO的更多相关文章

  1. Linux 网络编程的5种IO模型:多路复用(select/poll/epoll)

    Linux 网络编程的5种IO模型:多路复用(select/poll/epoll) 背景 我们在上一讲 Linux 网络编程的5种IO模型:阻塞IO与非阻塞IO中,对于其中的 阻塞/非阻塞IO 进行了 ...

  2. Linux 网络编程的5种IO模型:信号驱动IO模型

    Linux 网络编程的5种IO模型:信号驱动IO模型 背景 上一讲 Linux 网络编程的5种IO模型:多路复用(select/poll/epoll) 我们讲解了多路复用等方面的知识,以及有关例程. ...

  3. Linux 网络编程的5种IO模型:异步IO模型

    Linux 网络编程的5种IO模型:异步IO模型 资料已经整理好,但是还有未竟之业:复习多路复用epoll 阅读例程, 异步IO 函数实现 背景 上一讲< Linux 网络编程的5种IO模型:信 ...

  4. Netty学习第三章 Linux网络编程使用的I/O模型

    一.同步阻塞IO:blocking IO(BIO) 1.过程分析: 当进程进行系统调用时,内核就会去准备数据,当数据准备好后就复制数据到内核缓冲器,复制完成后将数据拷贝到用户进程内存,整个过程都是阻塞 ...

  5. IO模型《三》非阻塞IO

    非阻塞IO(non-blocking IO) Linux下,可以通过设置socket使其变为non-blocking.当对一个non-blocking socket执行读操作时,流程是这个样子: 从图 ...

  6. 【Linux 网络编程】OSI七层模型

    OSI(Open System Interconnection)开放系统互联模型(1)应用层: 应用层与应用程序界面沟通,以达到展示给用户的目的.(2)表示层: 表示层对网络传输的数据进行交换,使得多 ...

  7. 【Linux 网络编程】TCP/IP四层模型

    应用层.传输层.网络层.链路层 链路层:常用协议 ARP(将物理地址转化为IP地址) RARP(将IP地址转换为物理地址) 网络层(IP层):重要协议ICMP IP IGMP 传输层:重要的协议TCP ...

  8. Linux 网络编程(IO模型)

    针对linux 操作系统的5类IO模型,阻塞式.非阻塞式.多路复用.信号驱动和异步IO进行整理,参考<linux网络编程>及相关网络资料. 阻塞模式 在socket编程(如下图)中调用如下 ...

  9. linux网络编程IO模型

    同步与异步:         同步就是一个任务的完成需要依赖另外一个任务时,只有等待被依赖的任务完成后,依赖的任务才能算完成.         异步是不需要等待被依赖的任务完成,只是通知被依赖的任务要 ...

随机推荐

  1. Python练习题 038:Project Euler 010:两百万以内所有素数之和

    本题来自 Project Euler 第10题:https://projecteuler.net/problem=10 # Project Euler: Problem 10: Summation o ...

  2. 商品现货数据不好拿?商品季节性难跟踪?一键解决没烦恼的Python爬虫分享

    更多精彩内容,欢迎关注公众号:数量技术宅.探讨数据分析.量化投资问题,请加技术宅微信:sljsz01 季节性在大宗商品的交易中至关重要 大宗商品交易中,特别是在期货市场,由于商品价格周期的存在,季节性 ...

  3. 制作u盘启动盘

    制作u盘启动盘 如果是想要制作 windows 系统启动盘,windows 官网提供途径,这里不在赘述. 以下讨论制作 centos 系统启动盘,需要 centos 系统文件,开源,可从官网下载得到. ...

  4. HTML中css水平居中的几种方式

    1. 子元素为行内元素时,父元素使用 text-align: center; 实现子元素的水平居中: 2. 子元素为块级元素时, 2.1. 将子元素设置 margin: 0 auto; 实现居中: 2 ...

  5. 059 01 Android 零基础入门 01 Java基础语法 06 Java一维数组 06 增强型for循环

    059 01 Android 零基础入门 01 Java基础语法 06 Java一维数组 06 增强型for循环 本文知识点:增强型for循环 增强型for循环格式 案例练习增强型for循环 数组名字 ...

  6. AngularJS应用访问Android手机画廊

    下载angularjs.zip - 4.5 KB 介绍 本文演示了如何使用AngularJS调用Android应用程序公开的REST api来查看图库. 背景 Android和iOS都有相当多的远程访 ...

  7. 为Facebook messenger平台开发聊天机器人

    介绍 在电子商务网上商店发明之前,我们总是有机会与销售代表或分销商在选择商品或服务时交谈.在进入数字世界后,这个领域变得沉默.这样对顾客方便吗?我认为不是.向销售代表或经销商询问他们想要的产品或服务是 ...

  8. Python基础笔记2-ruamel.yaml读写yaml文件

    上一篇笔记记录了Python中的pyyaml库对yaml文件进行读写,但了解到ruamel.yaml也能对yaml文件进行读写,于是想尝试一下它的用法. 一,注意 这里首先要更正一下网上大部分博客的说 ...

  9. 本溪6397.7539(薇)xiaojie:本溪哪里有xiaomei

    本溪哪里有小姐服务大保健[微信:6397.7539倩儿小妹[本溪叫小姐服务√o服务微信:6397.7539倩儿小妹[本溪叫小姐服务][十微信:6397.7539倩儿小妹][本溪叫小姐包夜服务][十微信 ...

  10. Android HandlerThread 详解

    概述 HandlerThread 相信大家都比较熟悉了,从名字上看是一个带有 Handler 消息循环机制的一个线程,比一般的线程多了消息循环的机制,可以说是Handler + Thread 的结合, ...