Ctrip AIO底层使用epoll

https://blog.csdn.net/z69183787/article/details/52943637

首先我们来定义流的概念,一个流可以是文件,socket,pipe等等可以进行I/O操作的内核对象。

不管是文件,还是套接字,还是管道,我们都可以把他们看作流。

之后我们来讨论I/O的操作,通过read,我们可以从流中读入数据;通过write,我们可以往流写入数据。现在假定一个情形,我们需要从流中读数据,但是流中还没有数据,(典型的例子为,客户端要从socket读如数据,但是服务器还没有把数据传回来),这时候该怎么办?

阻塞:阻塞是个什么概念呢?比如某个时候你在等快递,但是你不知道快递什么时候过来,而且你没有别的事可以干(或者说接下来的事要等快递来了才能做);那么你可以去睡觉了,因为你知道快递把货送来时一定会给你打个电话(假定一定能叫醒你)。

非阻塞忙轮询:接着上面等快递的例子,如果用忙轮询的方法,那么你需要知道快递员的手机号,然后每分钟给他挂个电话:“你到了没?”

很明显一般人不会用第二种做法,不仅显很无脑,浪费话费不说,还占用了快递员大量的时间。

大部分程序也不会用第二种做法,因为第一种方法经济而简单,经济是指消耗很少的CPU时间,如果线程睡眠了,就掉出了系统的调度队列,暂时不会去瓜分CPU宝贵的时间片了。

为了了解阻塞是如何进行的,我们来讨论缓冲区,以及内核缓冲区,最终把I/O事件解释清楚。缓冲区的引入是为了减少频繁I/O操作而引起频繁的系统调用(你知道它很慢的),当你操作一个流时,更多的是以缓冲区为单位进行操作,这是相对于用户空间而言。对于内核来说,也需要缓冲区。

假设有一个管道,进程A为管道的写入方,B为管道的读出方。

假设一开始内核缓冲区是空的,B作为读出方,被阻塞着。然后首先A往管道写入,这时候内核缓冲区由空的状态变到非空状态,内核就会产生一个事件告诉B该醒来了,这个事件姑且称之为“缓冲区非空”。

但是“缓冲区非空”事件通知B后,B却还没有读出数据;且内核许诺了不能把写入管道中的数据丢掉这个时候,A写入的数据会滞留在内核缓冲区中,如果内核也缓冲区满了,B仍未开始读数据,最终内核缓冲区会被填满,这个时候会产生一个I/O事件,告诉进程A,你该等等(阻塞)了,我们把这个事件定义为“缓冲区满”。

假设后来B终于开始读数据了,于是内核的缓冲区空了出来,这时候内核会告诉A,内核缓冲区有空位了,你可以从长眠中醒来了,继续写数据了,我们把这个事件叫做“缓冲区非满”

也许事件Y1已经通知了A,但是A也没有数据写入了,而B继续读出数据,知道内核缓冲区空了。这个时候内核就告诉B,你需要阻塞了!,我们把这个时间定为“缓冲区空”。

这四个情形涵盖了四个I/O事件,缓冲区满,缓冲区空,缓冲区非空,缓冲区非满(注都是说的内核缓冲区,且这四个术语都是我生造的,仅为解释其原理而造)。这四个I/O事件是进行阻塞同步的根本。(如果不能理解“同步”是什么概念,请学习操作系统的锁,信号量,条件变量等任务同步方面的相关知识)。

然后我们来说说阻塞I/O的缺点。但是阻塞I/O模式下,一个线程只能处理一个流的I/O事件。如果想要同时处理多个流,要么多进程(fork),要么多线程(pthread_create),很不幸这两种方法效率都不高。

于是再来考虑非阻塞忙轮询的I/O方式,我们发现我们可以同时处理多个流了(把一个流从阻塞模式切换到非阻塞模式再此不予讨论):

  1.  
    while true {
  2.  
    for i in stream[]; {
  3.  
    if i has data
  4.  
    read until unavailable
  5.  
    }
  6.  
    }

我们只要不停的把所有流从头到尾问一遍,又从头开始。这样就可以处理多个流了,但这样的做法显然不好,因为如果所有的流都没有数据,那么只会白白浪费CPU。这里要补充一点,阻塞模式下,内核对于I/O事件的处理是阻塞或者唤醒,而非阻塞模式下则把I/O事件交给其他对象(后文介绍的select以及epoll)处理甚至直接忽略。

为了避免CPU空转,可以引进了一个代理(一开始有一位叫做select的代理,后来又有一位叫做poll的代理,不过两者的本质是一样的)。这个代理比较厉害,可以同时观察许多流的I/O事件,在空闲的时候,会把当前线程阻塞掉,当有一个或多个流有I/O事件时,就从阻塞态中醒来,于是我们的程序就会轮询一遍所有的流(于是我们可以把“忙”字去掉了)。代码长这样:

  1.  
    while true {
  2.  
    select(streams[])
  3.  
    for i in streams[] {
  4.  
    if i has data
  5.  
    read until unavailable
  6.  
    }
  7.  
    }

于是,如果没有I/O事件产生,我们的程序就会阻塞在select处。但是依然有个问题,我们从select那里仅仅知道了,有I/O事件发生了,但却并不知道是那几个流(可能有一个,多个,甚至全部),我们只能无差别轮询所有流,找出能读出数据,或者写入数据的流,对他们进行操作。

但是使用select,我们有O(n)的无差别轮询复杂度,同时处理的流越多,每一次无差别轮询时间就越长。再次

说了这么多,终于能好好解释epoll了

epoll可以理解为event poll,不同于忙轮询和无差别轮询,epoll之会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。此时我们对这些流的操作都是有意义的。(复杂度降低到了O(1))

在讨论epoll的实现细节之前,先把epoll的相关操作列出:

epoll_create 创建一个epoll对象,一般epollfd = epoll_create()

epoll_ctl (epoll_add/epoll_del的合体),往epoll对象中增加/删除某一个流的某一个事件

比如

epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, socket, EPOLLIN);//注册缓冲区非空事件,即有数据流入

epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, socket, EPOLLOUT);//注册缓冲区非满事件,即流可以被写入

epoll_wait(epollfd,...)等待直到注册的事件发生

(注:当对一个非阻塞流的读写发生缓冲区满或缓冲区空,write/read会返回-1,并设置errno=EAGAIN。而epoll只关心缓冲区非满和缓冲区非空事件)。

一个epoll模式的代码大概的样子是:

  1.  
    while true {
  2.  
    active_stream[] = epoll_wait(epollfd)
  3.  
    for i in active_stream[] {
  4.  
    read or write till
  5.  
    }
  6.  
    }

限于篇幅,我只说这么多,以揭示原理性的东西,至于epoll的使用细节,请参考man和google,实现细节,请参阅linux kernel source。

epoll讲解--转自知乎的更多相关文章

  1. 【转】我读过最好的epoll讲解(来自知乎)

    首先我们来定义流的概念,一个流可以是文件,socket,pipe等等可以进行I/O操作的内核对象.不管是文件,还是套接字,还是管道,我们都可以把他们看作流.之后我们来讨论I/O的操作,通过read,我 ...

  2. 知乎大佬图文并茂的epoll讲解,看不懂的去砍他

    select.poll.epoll的文章很多,自己也看过不少经典好文.不过第一次看到讲的如此通俗易懂.又图文并茂的.因此拿来分享下,供后续翻看学习. 原文链接:https://zhuanlan.zhi ...

  3. 我读过的最好的epoll讲解--转自”知乎“

    首先我们来定义流的概念,一个流可以是文件,socket,pipe等等可以进行I/O操作的内核对象. 不管是文件,还是套接字,还是管道,我们都可以把他们看作流. 之后我们来讨论I/O的操作,通过read ...

  4. epoll讲解

    首先我们来定义流的概念,一个流可以是文件,socket,pipe等等可以进行I/O操作的内核对象.       不管是文件,还是套接字,还是管道,我们都可以把他们看作流.       之后我们来讨论I ...

  5. epoll讲解--转自”知乎“

    http://my.oschina.net/dclink/blog/287198 首先我们来定义流的概念,一个流可以是文件,socket,pipe等等可以进行I/O操作的内核对象. 不管是文件,还是套 ...

  6. 我读过的最好的epoll讲解(转)

    原文:http://zhihu.com/question/20122137/answer/14049112 作者:蓝形参来源:知乎 首先我们来定义流的概念,一个流可以是文件,socket,pipe等等 ...

  7. 我读过的最好的epoll讲解--转自”知乎“ 【转】

    转自:http://blog.csdn.net/xu3737284/article/details/12715963 首先我们来定义流的概念,一个流可以是文件,socket,pipe等等可以进行I/O ...

  8. 我读过的最好的epoll讲解

        首先我们来定义流的概念,一个流可以是文件,socket,pipe等等可以进行I/O操作的内核对象.     不管是文件,还是套接字,还是管道,我们都可以把他们看作流.     之后我们来讨论I ...

  9. IO多路复用的机制:select、poll、epoll

    select.poll.epoll之间的区别总结[整理] IO多路复用之epoll总结 我读过的最好的epoll讲解--转自”知乎“

随机推荐

  1. springframework内BeanUtils源码使用记录一

    package org.springframework.beans; public abstract class BeanUtils /** * Copy the property values of ...

  2. nodefs模块的使用demo

    为什么要使用递归?因为stat本身就是一个异步的函数所有存在异步问题不能够进行循环遍历. 在使用该种方法时候需要注意的一点是必须要在箭头标记处进行数据数组的存取.否则会由于异步问题导致输出空或者其他问 ...

  3. Laravel route ---- resoure

    Laravel 路由--资源路由 Route::resource('blog', 'BlogController'); 上面代码将等同于: Route::get('/blog', 'BlogContr ...

  4. 使用非服务器磁盘(MBROnly)安装ESXi时的方法.

    From ESXi 5.0, if you install ESXi to a empty hard disk, the target disk will be prepared with GPT-b ...

  5. scope 前缀开头的方法

    https://learnku.com/docs/laravel/5.6/eloquent/1403 本地范围 本地范围允许定义通用的约束集合以便在应用中复用. 例如, 你可能经常需要获取「受欢迎的」 ...

  6. pandas缺失值处理

    1.检查缺失值 为了更容易地检测缺失值(以及跨越不同的数组dtype),Pandas提供了isnull()和notnull()函数,它们也是Series和DataFrame对象的方法 - 示例1 im ...

  7. day21 re模块

    引入方式 import re 方法 .findall() 找所有的,返回所有的结果然后放在列表中 ret = re.findall("[a-z]+","yangtuo t ...

  8. MT【231】棋子方法数

    设有5枚无区别的棋子放在如图$5*5$的棋盘的小方格中,放棋子的规则是每行每列放且仅放一个棋子,同时,不允许放在黑方格内,则共有______ 方法. 答案:5的错排数44.第一行的数不放第二列(相当于 ...

  9. 自学Zabbix13.1 分布式监控proxy介绍

    点击返回:自学Zabbix之路 点击返回:自学Zabbix4.0之路 点击返回:自学zabbix集锦 自学Zabbix13.1 分布式监控proxy介绍 zabbix2.4版本之前,zabbix提供了 ...

  10. adb 命令 链接 安装应用

    adb connect 192.168.11.1:5555(可省略) adb kill-server  杀掉服务 adb install xxx.apk