浅谈Linux 网络 I/O 模型简介(图文)

 更新时间:2017年12月29日 11:41:05   作者:anxpp  
这篇文章主要介绍了浅谈Linux 网络 I/O 模型简介(图文),小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧

1、介绍

Linux 的内核将所有外部设备都看做一个文件来操作(一切皆文件),对一个文件的读写操作会调用内核提供的系统命令,返回一个file descriptor(fd,文件描述符)。而对一个socket的读写也会有响应的描述符,称为socket fd(socket文件描述符),描述符就是一个数字,指向内核中的一个结构体(文件路径,数据区等一些属性)。

根据UNIX网络编程对I/O模型的分类,UNIX提供了5种I/O模型。

1.1、阻塞I/O模型

最常用的I/O模型,默认情况下,所有文件操作都是阻塞的。

比如I/O模型下的套接字接口:在进程空间中调用recvfrom,其系统调用直到数据包到达且被复制到应用进程的缓冲区中或者发生错误时才返回,在此期间一直等待。

进程在调用recvfrom开始到它返回的整段时间内都是被阻塞的,所以叫阻塞I/O模型。

图示:

    01

1.2、非阻塞I/O模型

recvfrom从应用层到内核的时候,就直接返回一个EWOULDBLOCK错误,一般都对非阻塞I/O模型进行轮询检查这个状态,看内核是不是有数据到来。

图示:

    02

1.3、I/O复用模型

Linux提供select/poll,进程通过将一个或多个fd传递给select或poll系统调用,阻塞在select操作上,这样,select/poll可以帮我们侦测多个fd是否处于就绪状态。

select/poll是顺序扫描fd是否就绪,而且支持的fd数量有限,因此它的使用受到了一些制约。

Linux还提供一个epoll系统调用,epoll使用基于事件驱动方式代替顺序扫描,因此性能更高。当有fd就绪时,立即回调函数rollback。

图示:

    03

1.4、信号驱动I/O模型

首先开启套接口信号驱动I/O功能,并通过系统调用sigaction执行一个信号处理函数(此系统调用立即返回,进程继续工作,非阻塞)。当数据准备就绪时,就为改进程生成一个SIGIO信号,通过信号回调通知应用程序调用recvfrom来读取数据,并通知主循环函数处理树立。

图示:

04

1.5、异步I/O

告知内核启动某个操作,并让内核在整个操作完成后(包括数据的复制)通知进程。

信号驱动I/O模型通知的是何时可以开始一个I/O操作,异步I/O模型有内核通知I/O操作何时已经完成。

图示:

05

2、I/O多路复用技术

I/O编程中,需要处理多个客户端接入请求时,可以利用多线程或者I/O多路复用技术进行处理。

正如前面的简介,I/O多路复用技术通过把多个I/O的阻塞复用到同一个select的阻塞上,从而使得系统在单线程的情况下可以同时处理多个客户端请求。

与传统的多线程模型相比,I/O多路复用的最大优势就是系统开销小,系统不需要创建新的额外线程,也不需要维护这些线程的运行,降低了系统的维护工作量,节省了系统资源。

主要的应用场景:

  1. 服务器需要同时处理多个处于监听状态或多个连接状态的套接字。
  2. 服务器需要同时处理多种网络协议的套接字。

支持I/O多路复用的系统调用主要有select、pselect、poll、epoll。

而当前推荐使用的是epoll,优势如下:

  1. 支持一个进程打开的socket fd不受限制。
  2. I/O效率不会随着fd数目的增加而线性下将。
  3. 使用mmap加速内核与用户空间的消息传递。
  4. epoll拥有更加简单的API。

3、Java中的网络IO编程

如果只是做Java开发,以上内容只需了解即可,不必深究(随便说说而已)。

已专门出了文章介绍:Java 网络IO编程总结(BIO、NIO、AIO均含完整实例代码)

相关文章

  • Nagios的安装与使用详细教程

    Nagios的安装与使用详细教程

    Nagios是一款开源的电脑系统和网络监视工具,能有效监控Windows、Linux和Unix的主机状态,交换机路由器等网络设置,打印机等,接下来通过本文给大家介绍Nagios的安装与使用详细教程,需要的朋友参考下
    2016-02-02
  • Linux下安装Python3和django并配置mysql作为django默认服务器方法

    Linux下安装Python3和django并配置mysql作为django默认服务器方法

    下面小编就为大家带来一篇Linux下安装Python3和django并配置mysql作为django默认服务器方法。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2016-10-10
  • linux systemctl命令详解

    linux systemctl命令详解

    这篇文章主要介绍了linux systemctl命令详解,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2018-03-03
  • 详解Linux iptables 命令

    详解Linux iptables 命令

    iptables 是 Linux 管理员用来设置 IPv4 数据包过滤条件和 NAT 的命令行工具。这篇文章较详细的给大家介绍了Linux iptables 命令,非常不错,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧
    2018-07-07
  • Ubuntu14.04虚拟机安装(图文详解)

    Ubuntu14.04虚拟机安装(图文详解)

    本篇文章主要介绍了Ubuntu14.04虚拟机安装,每一步都有详细的图文解释,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下。
    2017-01-01
  • centos7下NFS使用与配置的步骤

    centos7下NFS使用与配置的步骤

    本篇文章主要介绍了centos7下NFS使用与配置的步骤,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-09-09
  • Centos下配置Redis开机启动脚本

    Centos下配置Redis开机启动脚本

    本篇文章主要介绍了redis之Centos下配置Redis开机启动脚本,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-02-02
  • PHP程序员玩转Linux系列 nginx初学者引导

    PHP程序员玩转Linux系列 nginx初学者引导

    这篇文章主要为大家详细介绍了PHP程序员玩转Linux系列文章,带大家初步认识一下nginx,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2017-04-04
  • Linux下如何对ISO文件编辑的方法示例

    Linux下如何对ISO文件编辑的方法示例

    这篇文章主要给大家介绍了关于在Linux下对ISO文件编辑的方法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考学习,下面随着小编来一起学习学习吧。
    2017-09-09
  • CentOS7.6系统下使用yum配置lnmp环境的方法

    CentOS7.6系统下使用yum配置lnmp环境的方法

    这篇文章主要介绍了CentOS7.6系统下使用yum配置lnmp环境的方法,需要的朋友可以参考下
    2018-12-12

最新评论