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)。
Linux I/O(输入/输出)系统是其核心功能之一,负责处理数据在系统内部及与外界之间的流动。为了优化这一流程,Linux进行了一系列努力和抽象化,以提高效率、灵活性和易用性。🚀
从JDK 7版本开始,Java新加入的文件和网络io特性称为nio2(new io 2, 因为jdk1.4中已经有过一个nio了),包含了众多性能和功能上的改进,其中最重要的部分,就是对异步io的支持,称为Java AIO(asynchronous IO)。 因为AIO的实施需充分调用OS参与,IO需要操作系统支持、并发也同样需要操作系统的支持,所以性能方面不同操作系统差异会比较明显。所以本文也附带介绍了Linux 2.6及以后版本新增的AIO特性(因为这跟Java AIO是对应关系)。 Java AIO
本篇是高性能、高并发系列的第三篇,承接上文《读取文件时程序经历了什么》,在讲解了进程、线程以及I/O后,我们来到了高并发中又一关键技术,即I/O多路复用。
因为项目需要,接触和使用了Netty,Netty是高性能NIO通信框架,在业界拥有很好的口碑,但知其然不知其所以然。
作为即时通讯技术的开发者来说,高性能、高并发相关的技术概念早就了然与胸,什么线程池、零拷贝、多路复用、事件驱动、epoll等等名词信手拈来,又或许你对具有这些技术特征的技术框架比如:Java的Netty、Php的workman、Go的nget等熟练掌握。但真正到了面视或者技术实践过程中遇到无法释怀的疑惑时,方知自已所掌握的不过是皮毛。
上篇文章,我们介绍了Java IO框架的演变,其实编程语言的IO实现是依赖于底层的操作系统,如果OS内核不支持,那么语言层面也无能为力。任何一个跨平台的编程语言,一定是能够在不同操作系统之间选择使用最优的IO模型,那么不同平台的io策略都有哪些实现呢?本篇文章我们就来了解一下。
程序员:假如我们执行A,B两个IO操作的时候,如果必须等待A完成后才能执行B那么这个就是
I/O是计算机的输入输出,通俗一点讲是计算机数据的流动,包括CPU、内存、磁盘、网络、外设的数据流程,是针对不同主体而言的数据的输入和输出。
>>> send_data = input("--->").encode()
首先,Redis 是跑在单线程中的,所有的操作都是按照顺序线性执行的,但是由于读写操作等待用户输入或输出都是阻塞的,所以 I/O 操作在一般情况下往往不能直接返回,这会导致某一文件的 I/O 阻塞导致整个进程无法对其它客户提供服务,而 I/O 多路复用就是为了解决这个问题而出现的。
Linux有Linux kernal,我们的客户端,进行连接,首先到达的是Linux kernal,在Linux的早期版本,只有read和write进行文件读写。我们使用一个线程/进程 进行调用read和write函数,那么将会返回一个文件描述符fd(file description)。我们开启线程/进程去调用read进行读取。因为socket在这个时期是blocking(阻塞的),遇到高并发,就会阻塞,也就是bio时期。
学习 I2C 和 SPI 驱动的时候,针对 I2C 和 SPI 设备寄存器的操作都是通过相关的 API 函数进行操作的。这样 Linux 内核中就会充斥着大量的重复、冗余代码,但是这些本质上都是对寄存器的操作,所以为了方便内核开发人员统一访问 I2C/SPI 设备的时候,为此引入了 Regmap 子系统。
上一篇文章讲解了I/O模型的一些基本概念,包括同步与异步,阻塞与非阻塞,同步IO与异步IO,阻塞IO与非阻塞IO。这次一起来了解一下现有的几种IO模型,以及高效IO的两种设计模式,也都是属于IO模型的基础知识。
当别人问我们Redis这么快的时候,很多小白都只会简简单单的回答,因为Redis它是基于内存存储的,使用内存存储数据,可以避免频繁的进行写盘操作,大大降低响应时间。这个确实是一个原因,但回答的还是不够面。起码在这里还得回答上高效的数据结构以及IO网络多路复用的设计架构。
在Linux操作系统中,I/O(输入/输出)模型是一套定义如何处理数据读写的机制,它对系统性能有着重要影响。为了适应不同的应用场景和性能需求,Linux抽象出了多种I/O模型。每种模型都有其独特的特点、底层原理、优劣势以及适用场景。🤓
前几期的分享,我们站在编码视角去聊 Java IO,旨在理解与编码,本次从 Linux 操作系统层面了解一下 IO 模型,这样方能做到知其然,知其所以然。
最近在看 UNIX 网络编程并研究了一下 Redis 的实现,感觉 Redis 的源代码十分适合阅读和分析,其中 I/O 多路复用(mutiplexing)部分的实现非常干净和优雅,在这里想对这部分的内容进行简单的整理。
1.redis是基于内存的,内存的读写速度非常快(纯内存); 数据存在内存中,数据结构用HashMap,HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)。
在分享这次面试经典题目汇总之前,预告一下,下期分享面试题目汇总,会把之前网友在群里分享的一份面试题目答案完善出来:
一 概念理解 在进行网络编程时,我们常常见到同步(Sync)/异步(Async),阻塞(Block)/非阻塞(Unblock)四种调用方式: 同步: 所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不会返回。按照这个定义,其实绝大多数函数都是同步调用。但是一般而言,我们在说同步、异步的时候,特指那些需要其他部件协作或者需要一定时间完成的任务。 举例: 1. multiprocessing.Pool下的apply #发起同步调用后,就在原地等着任务结束,根本不考虑任务是在计算还是在io
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飞凌嵌入式推出的OKT507-C作为一款广受欢迎的开发板拥有丰富的功能接口,而实际上OKT507-C开发板的CPU引脚资源是比较紧缺的,那么它究竟是如何提供如此丰富的接口资源的呢?答案就是IO扩展芯片——TCA6424A。
Linux I/O(输入/输出)是操作系统中一个至关重要的组成部分,它涉及到数据在内存🧠、存储设备💾、网络接口🌐等之间的传输过程。在Linux中,I/O操作不仅仅是文件读写那么简单,它包括了一系列复杂的机制和策略,旨在提高数据处理的效率,保证系统的稳定性和性能。📊
在现代计算机系统中,I/O操作是非常重要的一部分,它们通常包括读取或写入文件、网络通信等。然而,由于I/O操作通常涉及到硬件设备,其速度远远低于CPU和内存的处理速度,因此,如何高效地处理I/O操作,是一个重要的问题。
不是白白浪费了 CPU 的资源吗? 官方解释说,因为单线程已经够用了,CPU 不是 redis 的瓶颈。Redis 的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。既然单线程容易实现,而且 CPU 不会成为瓶颈,那就顺理成章地采用单线程的方案了。
我们都知道unix世界里、一切皆文件、而文件是什么呢?文件就是一串二进制流而已、不管socket、还是FIFO、管道、终端、对我们来说、一切都是文件、一切都是流、在信息交换的过程中、我们都是对这些流进行数据的收发操作、简称为I/O操作(input and output)、往流中读出数据、系统调用read、写入数据、系统调用write、不过话说回来了、计算机里有这么多的流、我怎么知道要操作哪个流呢?做到这个的就是文件描述符、即通常所说的fd(file descriptor)、一个fd就是一个整数、所以对这个整数的操作、就是对这个文件(流)的操作、我们创建一个socket、通过系统调用会返回一个文件描述符、那么剩下对socket的操作就会转化为对这个描述符的操作、不能不说这又是一种分层和抽象的思想、
(1)libevent源码深度剖析一 序 (2)libevent源码深度剖析二 Reactor模式 (3)libevent源码深度剖析三 libevent基本使用场景和事件流程 (4)libevent源码深度剖析四 libevent源代码文件组织 (5)libevent源码深度剖析五 libevent的核心:事件event (6)libevent源码深度剖析六 初见事件处理框架 (7)libevent源码深度剖析七 事件主循环 (8)libevent源码深度剖析八 集成信号处理 (9)libevent源码深度剖析九 集成定时器事件 (10)libevent源码深度剖析十 支持I/O多路复用技术 (11)libevent源码深度剖析十一 时间管理 (12)libevent源码深度剖析十二 让libevent支持多线程 (13)libevent源码深度剖析十三 libevent信号处理注意点
文件I/O:文件I/O称之为不带缓存的IO(unbuffered I/O)。不带缓存指的是每个read,write都调用内核中的一个系统调用。也就是一般所说的低级I/O——操作系统提供的基本IO服务,与os绑定,特定于linix或unix平台。
综上所述,Netty 在 I/O 模型、线程模型、事件处理机制、易用性 API 接口以及对数据协议、序列化的支持等方面表现优异,因此成为了开发高性能网络应用的首选框架。
Linux应用编程涉及到在Linux环境下开发和运行应用程序的一系列概念。以下是一些涵盖Linux应用编程的基本概念:
本文从操作系统的角度来解释BIO,NIO,AIO的概念,含义和背后的那些事。本文主要分为3篇。 第一篇讲解BIO和NIO以及IO多路复用 第二篇讲解AIO和文件IO 第三篇讲解在这些机制上的一些应用的实现方式,比如nginx,nodejs,Java NIO等 到底什么是“IO Block” 很多人说BIO不好,会“block”,但到底什么是IO的Block呢?考虑下面两种情况: 用系统调用read从socket里读取一段数据 用系统调用read从一个磁盘文件读取一段数据到内存 如果你的直觉告诉你,这两种都算
IO模型介绍 为了更好地了解IO模型,我们需要事先回顾下:同步、异步、阻塞、非阻塞 同步(synchronous) IO和异步(asynchronous) IO,阻塞(blocking) IO和非阻塞(non-blocking)IO分别是什么,到底有什么区别?这个问题其实不同的人给出的答案都可能不同,比如wiki,就认为asynchronous IO和non-blocking IO是一个东西。这其实是因为不同的人的知识背景不同,并且在讨论这个问题的时候上下文(context)也不相同。所以,为了更好
很多人说BIO不好,会“block”,但到底什么是IO的Block呢?考虑下面两种情况:
https://draveness.me/redis-io-multiplexing
一些概念: 同步和异步 同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的,同步指的是用户进程触发I/O操作并等待或者轮询的去查看I/O操作是否就绪,而异步是指用户进程触发I/O操作以后便开始做自己的事情,而当I/O操作已经完成的时候会得到I/O完成的通知。 阻塞和非阻塞 阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候,根据I/O操作的就绪状态来采取的不同方式,说白了是一种读取或者写入操作函数的实现方式,阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待,而非阻塞方式下,读取或者写入函数会立即返回一个状态值。 服务器端几种模型: 1、
清·俞樾《湖楼笔谈》六:“盖诗人用意之妙,在乎深入显出。入之不深,则有浅易之病;出之不显,则有艰涩之患。”
以上两个关键点最终都与操作系统的 I/O 模型以及线程(进程)模型相关,我们先详细看一下I/O模型 。
👆点击“博文视点Broadview”,获取更多书讯 程序员编写代码执行I/O操作最终都逃不过文件这个概念。 在Unix/Linux世界中,文件是一个很简单的概念,作为程序员我们只需要将其理解为一个N字节的序列就可以了: b1, b2, b3, b4, ....... , bN 实际上,所有的I/O设备都被抽象为了文件这个概念,一切皆文件(Everything is File),磁盘、网络数据、终端,甚至进程间通信工具管道pipe等都被当成文件对待。 所有的I/O操作也都可以通过文件读写来实现,这一抽
I/O 是 Input/Ouput 的缩写,即输入输出端口,是信息处理系统(例如计算机)与外部世界(可能是人类或另一信息处理系统)之间的通信。输入是系统接收的信号或数据,输出则是从其发送的信号或数据。
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