IO读写

Posted 2021-03-15 jx9527

1、read & write

      read: 把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区。 write: 把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区。

      上层程序的IO操作、不是物理设备级别的读写，而是缓存的复制。而内核缓冲区和物理设备之间的数据交换则是由操作系统的Kernel来完成。

2、缓冲区

      缓冲区的目的：减少频繁地与设备之间的物理交换。

      Linux系统中，操作系统只有一个内核缓冲区，而每个用户，有自己的独立缓冲区，叫进程缓冲区。

3、四种IO模型

      同步阻塞IO（Blocking IO）：

           【优点】阻塞等待数据期间，用户线程挂起，不会占用CPU资源。

           【缺点】为每个连接配置一个线程，在并发量大的情况下，内存、线程切换的开销会非常巨大。

           【高并发场景下不可用】 【Socket默认模式】

      同步非阻塞IO（Non-blocking IO）

           【优点】 应用程序不断地进行IO系统调用，轮询数据是否准备好，在内核等待数据地过程中立即返回，在内核缓冲区有数据时才开始阻塞，实时性较好。

           【缺点】 不断地轮询，占用大量CPU时间，效率低下。

           【高并发场景下不可用】

      IO多路复用（IO Multiplexing）： 避免轮询等待问题。

           【特点】 涉及两种系统调用，一种select/epoll，另一种是IO操作。select先查询注册的socket连接对应的文件描述符（轮询），若可读则用户线程阻塞read读取。

           【优点】 与一个线程维护一个连接的阻塞IO模型相比，select/epoll可以一个选择器同时处理成千上万个连接。不必创建大量的线程，减少系统开销。

           【缺点】 select/epoll是阻塞式的，整个读写过程是阻塞的。

           【New IO技术应用】【Netty】

      异步IO（Asynchronous IO）：彻底解除线程的阻塞。

           【特点】 在内核等待和复制数据阶段都不需要阻塞，用户只注册一个IO操作完成的回调函数。

           【缺点】 应用程序仅需要事件注册和接收，其余工作留给操作系统。

4、高并发IO---百万级并发连接

      ulimit -n 1000000