日前,Linux组织宣布成立开源项目IO Visor,该项目主要针对Linux内核的输入/输出请求任务。这个项目听上去似乎很深奥,事实上该项目与网络有很大的相关性。IO Visor无需借助网络硬件就可
从上图可知,同步 IO 必须等待内核把 IO 操作处理完成后才返回。而异步 IO 不必等待 IO 操作完成,而是向内核发起一个 IO 操作就立刻返回,当内核完成 IO 操作后,会通过信号的方式通知应用程序。
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。
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在日常开发中一些看似司空见惯的问题上,我觉得可能大多数人其实并没有真正理解,或者理解的不够透彻。不信我们来看以下一段简单的读取文件的代码:
User space(用户空间)和 Kernel space(内核空间)。Linux里面这么设计的目的主要是为了安全,即使用户空间崩溃了,内核也不受影响。所以在Linux世界,进程不能直接访问硬件设备,当进程需要访问硬件设备(比如读取磁盘文件,接收网络数据等等)时,必须由用户态模式切换至内核态模式,通过系统调用访问硬件设备。
很多的小伙伴,被java IO 模型,搞得有点儿晕,一会儿是4种模型,一会儿又变成了5种模型。
先讲一个作者大约5-6年前我在某当时很火的一个应用分发创业公司的面试小插曲,该公司安排了一个刚工作1年多的一个同学来面我,聊到我们项目中的配置文件里写的一个开关,这位同学就跳出来说,你这个读文件啦,每个用户请求来了还得多一次的磁盘IO,性能肯定差。借由这个故事其实我发现了一个问题,虽然我们中的大部分人都是计算机科班出身,代码也写的很遛。但是在一些看似司空见惯的问题上,我们中的绝大多数人并没有真正理解,或者理解的不够透彻。
从基础讲起,IO的原理和模型是隐藏在编程知识底下的,是开发人员必须掌握的基础原理,是基础的基础,更是通关大厂面试的必备知识。
周日午后,刚刚放下手里的电话,正在给刚刚的面试者写评价。刚刚写到『对Linux的基本IO模型理解不深』这句的时候,女朋友突然出现。
从应用程序或者应用开发者的角度来看,操作系统是计算机系统的核心软件,它为应用程序提供运行环境和基础服务。
本文试图理清楚几种IO模型的根本性区别,同时分析了为什么在Linux网络编程中最好要用非阻塞式IO?
很多对技术有追求的读者朋友,做到一定阶段后都希望技术有所精进。有些读者朋友可能会研究一些中间件的技术架构和实现原理。比如,Nginx为什么能同时支撑数万乃至数十万的连接?为什么单工作线程的Redis性能比多线程的Memcached还要强?Dubbo的底层实现是怎样的,为什么他的通信效率非常高?
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。”
我们都知道Linux的IO模型有阻塞、非阻塞、SIGIO、多路复用(select,epoll)、AIO(异步I/O)等。
Netty作为高性能的网络通信框架,它是IO模型演变过程中的产物。Netty以Java NIO为基础,是一种基于异步事件驱动的网络通信应用框架,Netty用以快速开发高性能、高可靠的网络服务器和客户端程序,很多开源框架都选择Netty作为其网络通信模块。本文主要通过分析IO模型的优化演进之路,比较不同IO模型的异同,让大家对于Java IO模型有着更加深刻的理解,我想这也是Netty如何实现高性能网络通信理解的重要基础。话不多说,我们赶紧发车了。
服务器端编程,经常需要构造高性能的网络应用,需要选用高性能的IO模型,这也是通关大公司面试必备的知识。
Linux内核将所有的外部设备当做一个文件来操作,对文件的读写操作会调用内核的系统命令,返回一个文件描述符(file descriptor,fd)。而对socket的读写也有相应的描述符,称为socketfd。描述符就是一个数字,指向内存中的一个结构体(文件路径或者数据区等)
本文介绍了Linux内核中关于数据一致性的问题,以及为解决这些问题而采用的各种技术和方法。首先介绍了数据一致性问题在Linux内核中的重要性,然后介绍了Linux内核中现有的数据一致性技术和方法,包括O_DIRECT、O_SYNC、FUA、PDflush、barrier等。最后,总结了如何通过这些技术来提高文件系统的可靠性和性能。
IO的阻塞与同步 IO即输入/输出(Input/Output)。每个应用系统都少不了交互,或多或少都会产生数据,而它们的核心:IO,其性能的发展明显落后于 CPU 。对于高性能、高并发的应用系统来说,回避IO瓶颈进而提升性能是至关重要的。 阻塞与非阻塞 一般来说,IO模型可以分为阻塞/非阻塞及同步/异步。先从简单的阻塞/非阻塞模型说起。 阻塞IO:用户进程发起IO操作后,必须等待IO操作完成才能继续运行。通信协议中的 Socket 编程,为了简单起见,也使用的这种方式。但这种方式会造成CPU大量闲置,系
看了一些文章,发现有很多不同的理解,可能是因为大家入切的角度、环境不一样。所以,我们先说明基本的IO操作及环境。
链接:https://blog.csdn.net/dog250/article/details/96362789
I/O是input/output的缩写,表示计算机与外接设备之间的数据传输。最常见的I/O类型有磁盘I/O、网络IO。IO和CPU比起来是非常低效的,为了保障应用程序的运行效率,Linux支持多种IO模型。
我就知道有人会这么说,然而那样就成了一篇议论文了,而我只是想写一篇随笔。所以,不管事实是不是那样,反正我就是觉得Windows,MacOS,iOS都很流畅,而Linux,Android却很卡。当然了,这里说的是GUI,如果考量点换成是Web服务的吞吐和时延,那估计结论要反过来了,不过那是客户端程序感觉到的事,作为人,who cares!
我就知道有人会这么说,然而那样就成了一篇议论文了,而我只是想写一篇随笔。所以,不管事实是不是那样,反正我就是觉得Windows,MacOS,iOS都很流畅,而Linux,Android却很卡。当然了,这里说的是GUI,如果考量点换成是Web服务的吞吐和时延,那估计结论要反过来了,不过那是客户端程序感觉到的事,作为人,who care!
linux系统也是一种应用,它是基于计算机硬件的一种操作系统软件。当我们接收一次网络传输,计算机硬件的网卡会从网络中将读到的字节流写到linux的buffer缓冲区内存中,然后用户空间会调用linux对外暴露的接口,将linux中的buffer内存中的数据再读取到用户空间。这一次读操作就是一次IO。同样写也是这样的。
阻塞与非阻塞主要是程序等待消息通知时的状态角度来说的。阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起,一直处于等待消息通知,不能够执行其他业务。
Java里面的IO模型种类较多,主要包括BIO,NIO和AIO,每个IO模型都有不一样的地方,那么这些IO模型是如何演变呢,底层的原理又是怎样的呢? 本文我们就来聊聊。
本文主要是《Linux内核设计与实现》这本书的读书笔记,这本书我读了不下十遍,但依然感觉囫囵吞枣。我结合自己的理解,从这本书中整理出了一些运维应该了解的内核知识,希望对大家能够有所帮助。另外,推荐大家读下这边书,这本书主要讲内核设计、实现原理和方法,有利于理解内核的一些机理。
IO模型是编程语言和软件开发中重要的知识。本篇从IO模型这个切入点横向梳理了从操作系统到应用层IO模型相关知识。考虑到技术本身具有横向迁移的特点,也可以帮助大家在宏观与微观,具体与细节,底层与应用多角度串联技术,本篇是第一篇从IO模型说起。
相信不少的网友,在很多的博客文章里面,已经见到过零拷贝这个词,会不禁的发出一些疑问,什么是零拷贝?
POSIX AIO 是在用户控件模拟异步 IO 的功能,不需要内核支持,而 linux AIO 则是 linux 内核原声支持的异步 IO 调用,行为更加低级。
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、
操作系统是软件,软件运行在内存中。运行在内存中的操作系统由两部分组成:用户空间,内核空间;
这种技术是出现在 IO 操作上的, IO 操作会大量消耗 CPU 的性能,为什么说 IO 操作很容易成为性能瓶颈呢,每一个的 IO 操作都会涉及到操作系统的内核空间和用户空间的转换,真正执行的 IO 操作实际上是在操作系统的内核空间进行。无论是 文件IO ,还是 网络IO ,最后都可以统一为用户空间和内核空间数据的交换。计算机中内存和 CPU 都是非常稀有的资源,应该尽可能提高这些资源的使用效率。 IO 操作经常需要与磁盘就行交互,所以 IO 操作相比于 CPU 的速度要慢好几个数量级。利用这两者之间的速度差异,就可以实现不同种类的 IO 方式,也就是俗称的 IO模型。
现在操作系统都是采用虚拟存储器,操作系统的核心是内核,独立于普通的应用程序,可以访问受保护的内存空间,也有访问底层硬件设备的所有权限。为了保证用户进程不能直接操作内核(kernel),保证内核的安全,操作系统将虚拟内存划分为两部分,一部分为内核空间,一部分为用户空间。对于32位操作系统,它的寻址空间(虚拟存储空间)为4G(2的32次方),linux操作系统中将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF)供内核使用,称为内核空间,而将较低的3G字节(从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF)供各个用户进程使用,称为用户空间。
啥是内核态呢,内核态就是 linux 内核,用户态则是用户进程中的某个线程,即 io 操作其实就是内核态和用户态的切换。
我一个SocketServer有500个链接连过来了,我想让500个链接都是并发的,每一个链接都需要操作IO,但是单线程下IO都是串行的,我实现多路的,看起来像是并发的效果,这就是多路复用!
" Linux 内核地址空间布局 " 对应代码在 Linux 内核源码的 linux-4.12\arch\arm64\include\asm\memory.h#66 位置 ;
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。
Java线程与Linux内核线程的映射关系Linux从内核2.6开始使用NPTL (Native POSIX Thread Library)支持,但这时线程本质上还轻量级进程。
操作系统的核心是内核,独立于普通的应用程序,可以访问受保护的内存空间,也有访问底层硬件设备的所有权限。为了保证用户进程不能直接操作内核(kernel),保证内核的安全,操心系统将虚拟空间划分为两部分,一部分为内核空间,一部分为用户空间。
几年前的一个下午,公司里码农们正在安静地敲着代码,突然很多人的手机同时“哔哔”地响了起来。本来以为发工资了,都挺高兴!打开一看,原来是告警短信
Linux环境编程对于初学者来说,必须深刻理解重点概念才能更好地编写代码,实现业务功能,下面就几个重要的及常用的知识点进行说明。搞懂这几个概念后以免在将来的编码出现混淆。 系统调用 ❝所有的操作系统在其内核里都有一些内建的函数,这些函数可以用来完成一些系统级别的功能。在Linux系统使用的这样的函数叫做“系统调用”,英文是systemcall。这些函数代表了从用户空间到内核空间的一种转换。 ❞ 系统调用是Linux操作系统提供的服务,是编写应用程序与内核之间通信的接口,也就是我们所说的函数。相对于普通的函数
IO子系统一般是linux系统中最慢的部分。一个原因是它距离CPU的距离,另一个原因是它的物理结构。访问磁盘的时间与访问内存的时间是7天与7分钟的区别。linux kernel要尽量减少磁盘IO。 1.Reading and Writing Data linux内核以page为单位访问磁盘IO,一般为4K。 查看页大小:/usr/bin/time -v date Page size (bytes): 4096 2.Major and Minor Page Faul
select、poll 和 epoll 都是 Linux API 提供的 IO 复用方式。
winObj(symbollink设备名称的别名,各个节点查看)和devicetree等工具可查看,下载地址:http://www.osronline.com/
谷歌财政支持 Miguel Ojeda,让他全职从事 Rust for Linux 和其他安全工作,在 Linux 内核中添加对 Rust 语言的支持,主要动机是提高内核的内存安全性。
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