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(一) BIO,NIO, 阻塞,非阻塞,你懂了吗

时间:2019-07-21 01:31:26      阅读:147      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:导致   模型   size   aio   lock   hang   theme   非阻塞   进程   



一般来说,一个输入操作通常包括两个阶段:
1、等待数据准备好;
2、从内核向进程复制数据
是否同步的判断依据是: 是否 针对的 整个过程,即2个阶段,是否有阻塞
是否阻塞的判断依据是: 按 程序等待消息通知时的状态角度来说的,,即针对第一阶段来说
例子很形象:
 
 
Linux 认为
1、用系统调用 read 从 socket 里读取 一段数据
2、用系统调用read 从 一个磁盘文件读取一段数据到 内核
分 网路IO 和 磁盘文件 IO。 网络IO 才做 BLOCK。
 
 一个解释是,所谓“Block”是指操作系统可以预见这个Block会发生才会主动Block。
例如当读取TCP连接的数据时,如果发现Socket buffer里没有数据就可以确定定对方还没有发过来,于是Block;
而对于普通磁盘文件的读写,也许磁盘运作期间会抖动,会短暂暂停,但是操作系统无法预见这种情况,只能视作不会Block,照样执行。

1、Unix 5中 IO模型

  • 阻塞式I/O;
  • 非阻塞式I/O;
  • I/O复用(select,poll,epoll...);
  • 信号驱动式I/O(SIGIO);
  • 异步I/O(POSIX的aio_系列函数);

1、阻塞式I/O;

同步阻塞IO模型是最常用的一个模型。 linux中 默认情况下所有的socket都是 blocing,
在这个模型中,用户空间的应用程序执行一个系统调用 recvform, 这会导致应用程序阻塞,睡没也不干,直到数据准备好,等待 kenel准备好 从 网络上姐都到的 数据包 + 等待收到的报文 被 从 kernel 赋值到bug中,recvform 方法才会返回,最后 进程在处理数据。
 
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2 非阻塞式I/O

非阻塞IO, 对一个非阻塞描述符 循环调用 recvfrom,持续的轮询(polling),以查看某个操作是否就绪。与阻塞IO不一样,非阻塞将大的 整片时间的阻塞 分成 N多的小的阻塞, 所有 进程 不断的有机会 被 CPU 光顾。
非阻塞的 recvfrom 系统调用后,进程并没有被阻塞,内核马上返回给进程,如果数据没有准备好,会返回 error。 进程在返回之后,可以干其他事情,然后在发起recvfrom 系统调用。如此循环的仅从 recvfrom 系统调用,检查内核数据,直到数据准备好,在拷贝数据到进程。拷贝数据整个过程,进程仍然是属于 阻塞的状态。
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3.I/O复用

IO multiplexing 就是我们说的 select,poll,epoll。(多路复用,因为它 可以同时监听多个 fd, 减少了为每个需要监听的fd 开启线程的开销)
select 调用是内核级别的,可以等待多个socket,能实现同时多多个 IO端口进行监听, 当其中任何一个socket 的数据准备好了,就能返回进行 可读(写),然后进程在进行 recvform 系统调用,将数据由 内核 拷贝到用户进程,这个过程是阻塞的。
IO复用模型会用到 select,poll,epoll函数,这几个函数也会使进程阻塞,但是和阻塞IO所不同的, 这几个函数可以同时阻塞多个 IO操作,多个写操作的 IP函数 进行检测,直到有数据 可读或可写 时(不是等到socket数据全部到达再处理, 而是有了一部分数据就会调用用户进程来处理),才进行真正地调用 IO操作函数。
IO复用有人把其成为同步非阻塞的,也有称为同步阻塞。其实这个是否阻塞还需要看第一个阶段,第一个阶段有的阻塞,有的不阻塞。主要也是阻塞在select阶段,属于用户主动等待阶段,我们且规范为阻塞状态,所以,把IO多路复用归为同步阻塞模式。
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4.信号驱动式I/O

信号驱动式I/O:首先我们允许Socket进行信号驱动IO,并安装一个信号处理函数,进程继续运行并不阻塞。当数据准备好时,进程会收到一个SIGIO信号,可以在信号处理函数中调用I/O操作函数处理数据。
也就是说第一个阶段,完全是非阻塞的,等数据到达会给一个信号通知,第二个阶段recvfrom还是阻塞过程,和之上无差异。
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5.异步I/O

异步IO不是顺序执行,用户进程进行aio_read系统调用之后,无论内核数据是否准备好,都会直接返回给用户进程,然后用户态进程可以去做别的事情。等到socket数据准备好了,内核直接复制数据给进程,然后从内核向进程发送通知。IO两个阶段,进程都是非阻塞的。
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总结

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2、JAVA IO

Unix中的五种I/O模型,除信号驱动I/O外,Java对其它四种I/O模型都有所支持。其中Java最早提供的
blocking I/O即是同步阻塞I/O,
而NIO即是同步非阻塞I/O,
同时通过NIO实现的Reactor模式即是I/O复用模型的实现,
通过AIO实现的Proactor模式即是异步I/O模型的实现。

(一) BIO,NIO, 阻塞,非阻塞,你懂了吗

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原文地址:https://www.cnblogs.com/idea-persistence/p/11219849.html

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