IO多路复用
1、讲一讲IO多路复用?
IO多路复用模型指的是:使用单个进程/线程同时处理多个网络连接IO,他的原理就是select、poll、epoll 不断轮询所负责的所有 socket,当某个socket有数据到达了,就通知用户进程。该模型的优势并不是对于单个连接能处理得更快,而是在于能处理更多的连接。
2、select、poll 和 epoll 之间的区别
- select:时间复杂度 O(n)
- select 仅仅知道有 I/O 事件发生,但并不知道是哪几个流,所以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,并对其进行操作。所以 select 具有 O(n) 的无差别轮询复杂度,同时处理的流越多,无差别轮询时间就越长。
- poll:时间复杂度 O(n)
- poll 本质上和 select 没有区别,它将用户传入的数组拷贝到内核空间,然后查询每个 fd(文件描述符) 对应的设备状态, 但是它没有最大连接数的限制,原因是它是基于链表来存储的。
- epoll:时间复杂度 O(1)
- epoll 可以理解为 event poll,不同于忙轮询和无差别轮询,epoll 会把哪个流发生了怎样的 I/O 事件通知我们。所以说 epoll 实际上是事件驱动(每个事件关联上 fd)的。
总结:
- select,poll,epoll 都是 IO 多路复用的机制。
- I/O 多路复用就是通过一种机制监视多个描述符,一旦某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),就通知程序进行相应的读写操作。
- 但 select,poll,epoll 本质上都是同步 I/O,因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写,也就是说这个读写过程是阻塞的,而异步 I/O 则无需自己负责进行读写,异步 I/O 的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。
3、讲一讲IO模型的分类?
IO模型大致可分为四类:
- 同步阻塞IO(Blocking IO)
- 同步非阻塞 IO(Non-blocking IO)
- IO 多路复用(IO Multiplexing)
- 异步 IO(Asynchronous IO)。
4、BIO,NIO,AIO的区别?
- BIO:同步并阻塞:
- 在服务器中实现的模式为一个连接一个线程。也就是说,客户端有连接请求的时候,服务器就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,当然这也可以通过线程池机制改善。
- BIO一般适用于连接数目小且固定的架构,这种方式对于服务器资源要求比较高,而且并发局限于应用中,是JDK1.4之前的唯一选择,但好在程序直观简单,易理解。
- NIO:同步并非阻塞:
- 在服务器中实现的模式为一个请求一个线程,也就是说,客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到有连接IO请求时才会启动一个线程进行处理。
- NIO一般适用于连接数目多且连接比较短(轻操作)的架构,并发局限于应用中,编程比较复杂,从JDK1.4开始支持。
- AIO:异步并非阻塞:
- 在服务器中实现的模式为一个有效请求一个线程,也就是说,客户端的IO请求都是通过操作系统先完成之后,再通知服务器应用去启动线程进行处理。
- AIO一般适用于连接数目多且连接比较长(重操作)的架构,充分调用操作系统参与并发操作,编程比较复杂,从JDK1.7开始支持。