知识点整理-网络IO知识总结

  • UNIX 系统下的 I/O 模型有 5 种

同步阻塞 I/O、同步非阻塞 I/O、I/O 多路复用、信号驱动 I/O 和异步 I/O

  • 什么是I/O

所谓的I/O 就是计算机内存与外部设备之间拷贝数据的过程。我们知道 CPU 访问内存的速度远远高于外部设备,因此 CPU 是先把外部设备的数据读到内存里,然后再进行处理

  •  I/O 模型要解决的问题

请考虑一下这个场景,当你的程序通过 CPU 向外部设备发出一个读指令时,数据从外部设备拷贝到内存往往需要一段时间,这个时候 CPU 没事干了,你的程序是主动把 CPU 让给别人?还是让 CPU 不停地查:数据到了吗,数据到了吗……

  • Java I/O 模型

  • 网络 I/O 通信过程

对于一个网络 I/O 通信过程,比如网络数据读取,会涉及两个对象,一个是调用这个 I/O 操作的用户线程,另外一个就是操作系统内核。一个进程的地址空间分为用户空间和内核空间,用户线程不能直接访问内核空间。

当用户线程发起 I/O 操作后,网络数据读取操作会经历两个步骤:

  • 用户线程等待内核将数据从网卡拷贝到内核空间。
  • 内核将数据从内核空间拷贝到用户空间。

各种 I/O 模型的区别就是:它们实现这两个步骤的方式是不一样的。

  • 同步阻塞 I/O

用户线程发起 read 调用后就阻塞了,让出 CPU。内核等待网卡数据到来,把数据从网卡拷贝到内核空间,接着把数据拷贝到用户空间,再把用户线程叫醒。

  • 同步非阻塞 I/O

用户线程不断的发起 read 调用,数据没到内核空间时,每次都返回失败,直到数据到了内核空间,这一次 read 调用后,在等待数据从内核空间拷贝到用户空间这段时间里,线程还是阻塞的,等数据到了用户空间再把线程叫醒。

  • I/O 多路复用

用户线程的读取操作分成两步了,线程先发起 select 调用(select分为通知(轮询情况)或唤醒(阻塞情况)用户进程的情况,有参数设置),目的是问内核数据准备好了吗?等内核把数据准备好了,用户线程再发起 read 调用。在等待数据从内核空间拷贝到用户空间这段时间里,线程还是阻塞的。那为什么叫 I/O 多路复用呢?因为一次 select 调用可以向内核查多个数据通道(Channel)的状态,所以叫多路复用。

  • 异步 I/O

用户线程发起 read 调用的同时注册一个回调函数,read 立即返回,等内核将数据准备好后,再调用指定的回调函数完成处理。在这个过程中,用户线程一直没有阻塞。

  • 总结

一个过程:用户线程发起 read 调用,cpu拷贝外部设备到内核空间,在从内核空间拷贝数据到用户空间

阻塞:用户线程发起 read 调用就阻塞

非阻塞:用户线程不断的发起 read 调用(轮询状态),数据没到内核空间时,每次都返回失败,直到数据到了内核空间

同步:内核等待网卡数据到来,把数据从网卡拷贝到内核空间,接着把数据拷贝到用户空间,线程是阻塞的

异步:用户线程发起 read 调用的同时注册一个回调函数,read 立即返回,等内核将数据准备好后,再调用指定的回调函数完成处理。在这个过程中,用户线程一直没有阻塞。

 

posted @ 2019-08-21 17:54 加肥猫咪 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏