linuxI/O的一些理解

来源:互联网 发布:无间道2 吴镇宇 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 17:38

同步I/O(阻塞I/O),异步I/O(非阻塞)

同步,异步的概念本来是通信领域的, 很难解释清楚, 但我肯定他跟阻塞非阻塞完全没有任何关系。
在这里的同步异步, 我个人的理解是函数调用的时候的同步异步。
    其实同步方式很好理解, 例如你调用一个function,   当这个function执行完后,这个方法实现的功能已经完成。这里往往会跟阻塞混淆,其实是因为你采用了同步方式执行代码,才阻塞了你的thread或者process. 而不是因为阻塞,才叫同步。
    异步方式就不提供这种保证, 当你用异步方式调用一个function的时候,这个方法会马上返回,事实上多数情况下 这种functioncall只是向某个任务执行体提交一个任务而已。 而你的主thread可以继续执行其他的事情, 不必等待(阻塞), 而当那个任务执行体执行完你提交的这个任务后,它会通过某种方法callback给你的thread, 告诉你,你的这个任务已经完成。
    实际上,在目前的应用中, 很少有真正实现异步IO的(AIO), 听说(Windows完成端口跟bsd kqueue实现了, 只是听说而已), 而通过select/poll等实现的不能算是AIO,只能说是个类似的或者是假冒的。。
因为用select/poll实现的情况下,他们多半都是把调用thread作为执行体thread的

    1.read/write:
    对于read操作来说,它是同步的。也就是说只有当申请读的内容真正存放到buffer中后(user mode的buffer),read函数才返回。在此期间,它会因为等待IO完成而被阻塞。研究过源码的朋友应该知道,这个阻塞发生在两个地方:一是 read操作刚刚发起,kernel会检查其它进程的need_sched标志,如果有其它进程需要调度,主动阻塞read操作,这个时候其实I/O操作 还没有发起。二是I/O操作发起后,调用lock_page对已经加锁的页面申请锁,这时由于页面已经加锁,所以加锁操作被阻塞,从而read操作阻塞,直到I/O操作完成后页面被解锁,read操作继续执行。所以说read是同步的,其阻塞的原因如上。
对于write操作通常是异步的。因为 linux中有page cache机制,所有的写操作实际上是把文件对应的page cache中的相应页设置为dirty,然后write操作返回。这个时候对文件的修改并没有真正写到磁盘上去。所以说write是异步的,这种方式下 write不会被阻塞。如果设置了O_SYNC标志的文件,write操作再返回前会把修改的页flush到磁盘上去,发起真正的I/O请求,这种模式下 会阻塞。
    2.Direct I/O
    linux支持Direct I/O, 以O_DIRCET标志打开的文件,在read和write的时候会绕开pagecache,直接使用user mode的buffer做为I/O操作的buffer。这种情况下的read和write直接发起I/O操作,都是同步的,并会被阻塞。
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