当前位置： 首页 > news >正文

Linux开发讲课8--- linux的5种IO模型

news 2026/2/8 20:44:39

一、这里IO是什么

         操作系统为了保护自己，设计了用户态、内核态两个状态。应用程序一般工作在用户态，当调用一些底层操作的时候（比如 IO 操作），就需要切换到内核态才可以进行

                

服务器从网络接收的大致流程如下：

1、数据通过计算机网络来到了网卡

2、把网卡的数据读取到 socket 缓冲区

3、把 socket 缓冲区读取到用户缓冲区，之后应用程序就可以使用

核心就是两次读取操作，五大 IO 模型的不同之处也就在于这两个读取操作怎么交互

二、同步/异步和阻塞/非阻塞

  • 同步/异步：这个是应用层面的概念，指的是调用一个函数，我们是等这个函数执行完再继续执行下一步，还是调完函数就继续执行下一步，另起一个线程去执行所调用的函数。关注的是线程间的协作。同步和异步关注的是消息通信机制。所谓同步，就是在发出一个调用时，自己需要参与等待结果的过程,则为同步,前面四个IO都自己参与了,所以也称为同步IO.异步IO,则指出发出调用以后,到数据准备完成,自己都未参与,则为异步.

  • 阻塞/非阻塞：这个是硬件层面的概念，阻塞是指 cpu “被”休息，处理其他进程去了，比如IO操作，而非阻塞则是 cpu 仍然会执行，不会切换到其他进程。关注的是CPU会不会“被”休息，表现在应用层面就是线程会不会“被”挂起

三、五种io模型

1.阻塞io

        应用调用recvfrom读取数据时，其系统调用直到数据包到达且被复制到应用缓冲区中或者发送错误时才返回，在此期间一直会等待，进程从调用到返回这段时间内都是被阻塞的称为阻塞IO。在内核将数据准备好之前, 系统调用会一直等待. 所有的套接字, 默认都是阻塞方式

                        

  • 应用进程向内核发起recfrom读取数据

  • 内核进行准备数据报（此时应用进程阻塞）

  • 内核将数据从内核负复制到应用空间。

  • 复制完成后，返回成功提示

2.非阻塞io

        当应用发起读取数据申请时，如果内核数据没有准备好会即刻告诉应用B，不会让B在这里等待,如果内核还未将数据准备好, 系统调用仍然会直接返回, 并且返回EWOULDBLOCK错误码。非阻塞IO往往需要程序员循环的方式反复尝试读写文件描述符

                

       

  • 应用进程向内核发起recvfrom读取数据。

  • 内核数据报没有准备好，即刻返回EWOULDBLOCK错误码。

  • 应用进程再次向内核发起recvfrom读取数据。

  • 内核倘若已有数据包准备好就进行下一步骤，否则还是返回错误码

  • 内核将数据拷贝到用户空间。

  • 完成后，返回成功提示

3.io多路复用

        由一个线程监控多个网络请求（fd文件描述符，linux系统把所有网络请求以一个fd来标识）,来完成数据状态询问的操作，当有数据准备就绪之后再分配对应的线程去读取数据

                

  • 应用进程向内核发起recvfrom读取数据

  • 内核进行准备数据报（此时应用进程阻塞）

  • 内核倘若已有数据包准备好则通知应用线程

  • 内核将数据拷贝到用户空间

  • 完成后，返回成功提示

下面给出一个应用系统和内核之间的流程图

                

4.信号驱动

        信号驱动IO是在调用sigaction时候建立一个SIGIO的信号联系，当内核准备好数据之后再通过SIGIO信号通知线程,此fd准备就绪，当线程收到可读信号后，此时再向内核发起recvfrom读取数据的请求，因为信号驱动IO的模型下,应用线程在发出信号监控后即可返回，不会阻塞，所以一个应用线程也可以同时监控多个fd

        ​​​​​​​        

  • 应用进程向内核发起recvfrom读取数据

  • 内核进行准备数据报，即刻返回

  • 内核倘若已有数据包准备好则通知应用线程

  • 应用进程向内核发起recvfrom读取数据

  • 内核将数据拷贝到用户空间

  • 完成后，返回成功提示

        下面给出一个应用系统和内核之间的流程图

        ​​​​​​​        

5.异步IO

        应用只需要向内核发送一个读取请求,告诉内核它要读取数据后即刻返回；内核收到请求后会建立一个信号联系，当数据准备就绪，内核会主动把数据从内核复制到用户空间，等所有操作都完成之后，内核会发起一个通知告诉应用

        ​​​​​​​        

  • 应用进程向内核发起recvfrom读取数据

  • 内核进行准备数据报，即刻返回

  • 内核收到后会建立一个信号联系，倘若已有数据包准备好，内核将数据拷贝到用户空间

  • 完成后，返回成功提示

四、五种io对比

        ​​​​​​​        

        可以看到，根据定义，前 4 种模型，在数据的读取阶段，全部都是阻塞的，因此是同步IO。而异步IO模型在整个IO过程中都不阻塞，因此是异步IO

相关文章：

Linux开发讲课8--- linux的5种IO模型

一、这里IO是什么 操作系统为了保护自己，设计了用户态、内核态两个状态。应用程序一般工作在用户态，当调用一些底层操作的时候（比如 IO 操作），就需要切换到内核态才可以进行 服务器从网络接收的大致流程如下&#xff1…...

编程日记 2024/6/22 5:48:50

什么是云主机？

云主机是新一代的主机租借服务，它整合了高性能服务器与优质网络带宽，有用处理了传统主机租借价格偏高、服务品良莠不齐等缺陷，可全面满意中小企业、个人站长用户对主机租借服务低本钱，高牢靠，易办理的需求。 　　关于大…...

编程日记 2024/6/22 5:47:49

力扣上的经典问题：接雨水

力扣上的经典问题：接雨水 在众多的编程题库中，力扣（LeetCode）是一个非常受欢迎的平台，拥有大量的算法和数据结构练习题。其中，接雨水（Trapping Rain Water）问题因其巧妙的思路和广泛…...

编程日记 2024/6/22 5:45:47

双例集合（二）——双例集合的实现类之HashMap容器类

双例集合的常用实现类有HashMap和TreeMap两个，通过这两个类我们可以实现Map接口定义的容器，一般情况下使用HashMap容器类较多。 HashMap容器类是Map接口最常用的实现类，它的底层采用Hash算法来实现，这也就满足了键key不能重复的要…...

编程日记 2024/6/22 5:44:46

oracle-定时器(job)

--1分钟运行一次定时任务。sysdate为了定时任务即可生效。 DECLARE JOB NUMBER; BEGIN DBMS_JOB.SUBMIT(JOB,P_HJZ_HJZ_PJ_DDYTKAPB_INIT_JOB;,SYSDATE,sysdate1/24/60); COMMIT; END; / select * from user_jobs; --删除 begin DBMS_JOB.broken (462, false); DBM…...

编程日记 2024/6/22 5:42:44

cron.timezone

系统 date 数据库 show timezone插件 show cron.timezonealter system set cron.timezonePRC;show cron.timezone...

编程日记 2024/6/22 5:41:43

Hadoop+Spark大数据技术（测试）

1、九九乘法表 在下面的单元格中编写Scala程序&#xff0c;输出上三角形的九九乘法表&#xff0c;并运行。 for (i <- 1 to 9 reverse) {for (j <- 1 to i) {print(s"$j x $i ${i * j}\t")}println() } 2、单词计数 在下面的若干单元格中编写Spark程序&#…...

编程日记 2024/6/22 5:39:41

使用新语法连接Qt 5中重载的信号和槽

在使用Qt 5中的新信号和槽连接语法&#xff08;使用成员函数指针&#xff09;时&#xff0c;我遇到了一些问题。根据新的信号槽语法的描述&#xff0c;我尝试将以下代码&#xff1a; QObject::connect(spinBox, SIGNAL(valueChanged(int)),slider, SLOT(setValue(int)));改为&…...

编程日记 2024/6/22 5:38:40

梯度提升决策树（GBDT）的训练过程

以下通过案例&#xff08;根据行为习惯预测年龄&#xff09;帮助我们深入理解梯度提升决策树&#xff08;GBDT&#xff09;的训练过程 假设训练集有4个人&#xff08;A、B、C、D&#xff09;&#xff0c;他们的年龄分别是14、16、24、26。其中A、B分别是高一和高三学生&#x…...

编程日记 2024/6/22 5:36:37

路由器的Wi-Fi性能是否限制了你的网速？这里有你想要的答案

​你的无线网络速度阻碍了你吗？信不信由你，升级到超快的互联网计划可能不值得。以下是如何判断路由器的Wi-Fi速度是否阻碍了你，以及你能做些什么。 如何测试你的Wi-Fi速度 比较你的有线速度和无线速度可以表明你的路由器是否阻碍了你。虽然很多人认为“Wi-Fi”和“互联网”…...

编程日记 2024/6/22 5:35:36

简站WordPress是最简洁好用易上手的wordpress企业建站主题

简站WordPress主题确实是一个非常简洁、好用且易上手的企业建站主题。以下是详细分析&#xff1a; 简洁性&#xff1a;简站WordPress主题采用了扁平化设计风格&#xff0c;界面简洁明了&#xff0c;这使得它在众多WordPress主题中脱颖而出。这种设计不仅美观&#xff0c;还能提…...

编程日记 2024/6/22 5:34:35

阿里云 debian10.3 sudo apt-get updat 报错的解决方案

阿里云全新的debian10.3(buster)镜像&#xff0c;却无法正常执行 sudo apt-get update。主要报错信息如下&#xff1a; Err:6 http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/debian buster-backports Release404 Not Found [IP: 100.100.2.148 80] Err:3 http://mirrors.cloud.aliyuncs…...

编程日记 2024/6/22 5:33:34

vite中使用scss技巧

一、样式混合 1.普通用法 mixin flex() {display: flex;justify-content: space-around;align-items: center; }//使用方法 .legend_box_item {width: 50%;height: 10px;include flex; }2.传递参数&#xff0c;参数后面的值为默认值 mixin flex($justify: flex-start, $alig…...

编程日记 2024/6/22 5:32:32

PyQt5/Pyside2学习记录

前言 最近导师的项目要求是PyQt&#xff0c;现学现用&#xff0c;现在写下中间的一些注意事项。 本程序分为两个界面&#xff0c;要求两个界面能堆叠显示&#xff0c;一个首页界面&#xff0c;一个功能界面。在功能界面中&#xff0c;有三个操控的控件&#xff0c;下拉框、文本…...

编程日记 2024/6/22 5:31:31

记一次通过脚本来实现自定义容器的自动重启

通过脚本来实现自定义容器的自动重启 1. 场景还原2. 自定义启动脚本3. 使用自定义脚本来作为容器启动的脚本4. 制作自定义脚本作为入口点的新镜像5. 测试新镜像启动是否走自定义启动脚本 1. 场景还原 现在我有一个自定义的Docker镜像&#xff0c;是基于基础镜像来构建的带有多…...

编程日记 2024/6/22 5:30:29

基于Django、Bootstrap的电影推荐系统，算法基于用户的协同过滤算法，有爬虫有可视化后台

背景 基于Django和Bootstrap的电影推荐系统结合了用户协同过滤算法&#xff0c;通过爬虫技术获取电影数据&#xff0c;并在可视化后台展示推荐结果。该系统旨在提供个性化的电影推荐服务&#xff0c;帮助用户发现符合其喜好的电影。 用户协同过滤算法是一种常用的推荐算法&am…...

编程日记 2024/6/22 5:29:27

mysql、mariadb 登录主机的含义，如何修改登录主机，如何删除登录主机

MariaDB版本: 10.3.39 登录主机的含义&#xff1a; 参考 1 阿风说事&#xff1a;说世间百态、聊奇闻趣事&#xff0c;分享个人观点和独到见解 2 mysql授权localhost&%区别及一直授权错误解决办法&#xff08;安装openstack有感&#xff09; 3 ERROR 1396 (HY000): Operat…...

编程日记 2024/6/22 5:28:26

c++ 设计模式 的课本范例

&#xff08;1&#xff09; 框架设计模式 model mode &#xff1a; 算法的框架不变&#xff0c;算法的细节可以改变。主要依赖多态。 class Player { protected:int life;int magic;int attack;virtual void effect_self() {}virtual void effect_enemy() {}virtual bool can_…...

编程日记 2024/6/22 5:26:24

QT中绘制点阵

1.QGraphicsScene&#xff0c;QGraphicsView&#xff0c;QGraphicsItem机制 #include <QApplication> #include <QGraphicsView> #include <QGraphicsScene> #include <QGraphicsEllipseItem>int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(arg…...

编程日记 2024/6/22 5:25:23

机器人里程计（Odometry）

机器人里程计&#xff08;Odometry&#xff09;是机器人定位和导航中的一个关键概念&#xff0c;它涉及到利用传感器数据来估计机器人在环境中的位置和姿态。里程计的基本原理是根据机器人自身动作的反馈来计算其相对于初始位置的位移。这通常包括机器人从一个已知位置开始&…...

编程日记 2024/6/22 5:24:22

Golang 面试经典题：map 的 key 可以是什么类型？哪些不可以？

Golang 面试经典题&#xff1a;map 的 key 可以是什么类型&#xff1f;哪些不可以&#xff1f; 在 Golang 的面试中&#xff0c;map 类型的使用是一个常见的考点&#xff0c;其中对 key 类型的合法性 是一道常被提及的基础却很容易被忽视的问题。本文将带你深入理解 Golang 中…...

编程新知 2025/12/20 7:42:02

Go 语言接口详解

Go 语言接口详解 核心概念 接口定义 在 Go 语言中&#xff0c;接口是一种抽象类型&#xff0c;它定义了一组方法的集合&#xff1a; // 定义接口 type Shape interface {Area() float64Perimeter() float64 } 接口实现 Go 接口的实现是隐式的&#xff1a; // 矩形结构体…...

编程新知 2026/1/4 5:19:25

2024年赣州旅游投资集团社会招聘笔试真

2024年赣州旅游投资集团社会招聘笔试真 题 ( 满 分 1 0 0 分 时 间 1 2 0 分 钟 ) 一、单选题(每题只有一个正确答案，答错、不答或多答均不得分) 1.纪要的特点不包括()。 A.概括重点 B.指导传达 C. 客观纪实 D.有言必录 【答案】: D 2.1864年，()预言了电磁波的存在，并指出…...

编程新知 2025/12/10 4:08:53

dedecms 织梦自定义表单留言增加ajax验证码功能

增加ajax功能模块&#xff0c;用户不点击提交按钮&#xff0c;只要输入框失去焦点&#xff0c;就会提前提示验证码是否正确。 一&#xff0c;模板上增加验证码 <input name"vdcode"id"vdcode" placeholder"请输入验证码" type"text&quo…...

编程新知 2026/2/5 17:51:52

【CSS position 属性】static、relative、fixed、absolute 、sticky详细介绍，多层嵌套定位示例

文章目录 ★ position 的五种类型及基本用法 ★ 一、position 属性概述 二、position 的五种类型详解（初学者版） 1. static（默认值） 2. relative（相对定位） 3. absolute（绝对定位） 4. fixed（固定定位） 5. sticky（粘性定位） 三、定位元素的层级关系（z-i…...

编程新知 2026/1/26 9:48:34

04-初识css

一、css样式引入 1.1.内部样式 <div style"width: 100px;"></div>1.2.外部样式 1.2.1.外部样式1 <style>.aa {width: 100px;} </style> <div class"aa"></div>1.2.2.外部样式2 <!-- rel内表面引入的是style样…...

编程新知 2026/1/29 17:54:05

让AI看见世界：MCP协议与服务器的工作原理

让AI看见世界&#xff1a;MCP协议与服务器的工作原理 MCP&#xff08;Model Context Protocol&#xff09;是一种创新的通信协议&#xff0c;旨在让大型语言模型能够安全、高效地与外部资源进行交互。在AI技术快速发展的今天&#xff0c;MCP正成为连接AI与现实世界的重要桥梁。…...

编程新知 2026/1/31 11:13:53

C++：多态机制详解

目录 一. 多态的概念 1.静态多态&#xff08;编译时多态&#xff09; 二.动态多态的定义及实现 1.多态的构成条件 2.虚函数 3.虚函数的重写/覆盖 4.虚函数重写的一些其他问题 1&#xff09;.协变 2&#xff09;.析构函数的重写 5.override 和 final关键字 1&#…...

编程新知 2026/1/25 13:32:52

招商蛇口 | 执笔CID，启幕低密生活新境

作为中国城市生长的力量&#xff0c;招商蛇口以“美好生活承载者”为使命&#xff0c;深耕全球111座城市&#xff0c;以央企担当匠造时代理想人居。从深圳湾的开拓基因到西安高新CID的战略落子&#xff0c;招商蛇口始终与城市发展同频共振&#xff0c;以建筑诠释对土地与生活的…...

编程新知 2026/1/26 8:13:33

基于IDIG-GAN的小样本电机轴承故障诊断

目录 🔍 核心问题 一、IDIG-GAN模型原理 1. 整体架构 2. 核心创新点 (1) ​梯度归一化（Gradient Normalization）​​ (2) ​判别器梯度间隙正则化（Discriminator Gradient Gap Regularization）​​ (3) ​自注意力机制（Self-Attention）​​ 3. 完整损失函数 二…...

编程新知 2026/1/31 10:58:46