io模型

首先明白:操作系统将内存空间分为:用户空间和内核空间,用户空间是普通应用程序可以去访问的内存空间,内核空间是操作系统内核去访问的内存空间**

那这时候,我们也要明白什么是用户态,什么是内核态

内核态:进程处于内核空间的时候,权限几乎不受限制,权限包括:进程管理,内存管理,文件管理

那如果应用程序也想进行进程管理,只能去请求系统调用,请求操作系统去帮他完成进程管理

io操作必须在内核空间下完成

应用程序请求系统调用后,操作系统会完成两个操作:

1:等待io操作处理好数据

2:将数据从内核空间复制到应用空间

1、BIO阻塞式IO

同步阻塞 IO 模型中,应用程序发起 read 调用后,会一直阻塞,直到内核把数据拷贝到用户空间。
如图所示BIO,应用程序会一直在等待内核将数据返回


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2、NIO 非阻塞式IO

同步非阻塞 IO 模型中,应用程序会一直发起 read 调用,等待数据从内核空间拷贝到用户空间的这段时间里,线程依然是阻塞的,直到在内核把数据拷贝到用户空间
如图所示NIO是非阻塞的,会不停的发出IO请求,不断的轮询来请求数据,但是在该过程中,依然是阻塞的


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3、IO多路复用

用户态会先用select或poll去通知内核态去准备数据,数据准备好了,再去发起read调用


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select、poll、epoll介绍

重点介绍:select,poll,epoll**

select机制提供一个fd(file-description)_set数据结构,是一个long型的数据结构,每一个元素指向一个file-description,文件描述符是什么?open(file,path),这个函数会返回一个独特值,标志该文件也被打开,就是open函数的返回值,调用select(),系统会根据io是否准备好数据,去更新fd_set中内容,通知线程哪一个文件可读

select的缺点:1:fd_set集合需要从用户空间copy到内核空间,开销大

2:需要对fd_set遍历

3:fd_set的大小1024是固定的

poll和select基本原理一样,区别:poll的fd_set大小没有限制,都是去遍历数组或链表,看哪个文件是可以用的

epoll(最先进):底层用hash表来实现对文件是否可读状态的更新,利用回调,fd准备就绪后,就把fd放在readyList里

**解决了1和2的问题:hash表直接放在内核,hash表查找不用遍历,比较快


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