一. 要理解IO操作,首先需要了解计算机的组成、用户空间与内核空间。
- 计算机是由硬件系统(hardware system)和软件系统(software system)两部分组成的。
软件系统包括操作系统、语言处理系统、服务程序、数据库管理系统。
操作系统分为用户态、内核态。
- 当进程运行在内核空间时,它就处于内核态;当进程运行在用户空间时,它就处于用户态。
当我们需要进行IO操作时,如读写硬盘文件、读写网卡数据等,进程需要切换到内核态,否则无法进行这样的操作,无论是从内核态切换到用户态,还是从用户态切换到内核态,都需要进行一次上下文的切换。一般情况下,应用不能直接操作内核空间的数据,需要把内核态的数据拷贝到用户空间才能操作。
二. IO的五种模型
BIO、NIO、I/O多路复用、信号驱动I/O、AIO
1. BIO(阻塞IO):进程调用读取指令后阻塞直至数据复制到内存完毕 一个进程或线程对应一个连接
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2. 非阻塞IO(NIO):进程调用读取指令后,如果内核数据还未准备好,不会阻塞而是立马返回err,进程可以处理其他任务后再查看是否数据准备完毕 准备完毕后阻塞至数据从IO设备复制至内存中.
- I/O多路复用:利用select /epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket,当某个socket有数据到达了,就通知用户进程
- AIO(异步IO):进程调用读取指令后内核负责处理数据从IO设备直至复制至内存后再回调进程函数