I/O模型


简介

CPU指令分为普通指令和特权指令,特权指令只有内核能执行,例如对设备的I/O操作就属于特权指令;用户空间只能运行普通指令,如果想要进行I/O操作,如网络通信,操作磁盘文件,就需要系统调用来完成。
当一个进程或程序需要某些数据时,它只能访问或修改属于自己内存空间中的数据,例如进程所需要的数据在磁盘上,它会发起系统调用,通知内核去加载磁盘上的文件,正常情况下,数据首先会加载到内核的内存中,然后在内核的内存空间中把数据拷贝到用户程序的内存缓冲区中,这样,进程就能对数据进行访问或修改。

对于网络I/O,内核中的TCP/IP协议栈有两个缓冲区(send buffer和recv buffer)当网卡收到数据后,网卡通过DMA方式把数据拷贝到recv buffer缓冲区中,随后CPU把数据拷贝到进程的缓冲区中,同理,进程要发送数据,需要发数据发送到send buffer中,通过DMA的方式把数据拷贝到网卡中,网卡通过网络传输到对端。

套接字基础知识

套接字有五部分组成,分别是:
protocol + src_addr + src_port + des_addr + des_port
被称为套接字5元组。套接字通信,其实就是在组建这个5元组。

同步,异步,阻塞,非阻塞
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:当进程发起一个调用时,在没有得到结果时,函数就不会返回。当函数有结果之后,才会返回。
异步:当进程发起一个调用后,这个调用先返回,调用者不会马上得到结果,当这个调用有结果后,通过状态、通知来通知调用者,或通过回调函数处理这个调用。

阻塞和非阻塞指的是,在等待调用结果的时候,它处于一个什么状态。
阻塞:指在调用结果返回前,当前进程处于挂起状态(Cpu不会给线程分配时间片),只有在得到结果之后才会解除挂起状态。

非阻塞:在调用发出后,进程并不会阻塞在该调用上。

阻塞型I/O
假设进程需要进行磁盘I/O操作,它发起了一个系统调用,例如read(),内核首先去加载该文件到内核的内存缓冲区中,然后再拷贝到进程的缓冲区,在这2个过程中,进程都是处于阻塞状态。

非阻塞型I/O
假设进程需要进行磁盘I/O操作,它发起了一个系统调用,例如read(),内核首先去加载该文件到内核的内存缓冲区中,然后再拷贝到进程的缓冲区,在这2个过程中,过程1是非阻塞的,但是过程2是阻塞的

IO复用型I/O
其实是指使用函数来监控是否就绪,常见的有3个复用函数:select()、poll()、epoll(),例如使用了select(),进程发起了一个select()调用,此时,进程会堵塞在该函数上,这样的好处在于,可以同时监测多路I/O,当数据准备好后,select()将会唤醒该进程,然后然进程可以通过发起系统调用来

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,185评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,445评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,684评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,564评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,681评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,874评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,025评论 3 408
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,761评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,217评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,545评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,694评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,351评论 4 332
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,988评论 3 315
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,778评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,007评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,427评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,580评论 2 349

推荐阅读更多精彩内容