首页 > 其他分享 >02 - 站在内核角度分析NIO实现原理

02 - 站在内核角度分析NIO实现原理

时间:2022-08-22 15:45:27浏览次数:54  
标签:02 NIO 多路复用 阻塞 线程 内核 IO 连接

输入IO与输出IO原理

内核态: CPU可以访问内存所有数据, 包括外围设备, 例如硬盘, 网卡;

用户态: (独立创建应用程序) 只能受限的访问内存, 且不允许访问外围设备. 占用CPU的能力被剥夺, CPU资源可以被其他程序获

BIO,NIO,AIO 模型

1、BIO(Blocking I O) 同步阻塞模型,一个线程对应一个客户端连接。

应用场景:

BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构, 这种方式对服务器资源要求比较高, 但程序简单易理解。

2、NIO(Non Blockin g IO) 同步非阻塞,

服务器实现模式为一个线程可以处理多个请求(连接),客户端发送的连接请求都会注册到 多路复用器selector上,多路复用器轮询到连接有IO请求就进行处理。

应用场景:

NIO方式适用于连接数目多且连接比较短(轻操作) 的架构, 比如聊天服务器, 弹幕系统, 服务器间通讯,编程比较复杂, JDK1.4 开始支持

3、AIO(NIO 2.0) 异步非阻塞,

由操作系统完成后回调通知服务端程序启动线程去处理, 一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。是在NIO的基础上进一步封装的。

应用场景:

AIO方式适用于连接数目多且连接比较长(重操作) 的架构,JDK7 开始支持

同步和异步的区别

同步也就是程序从上往下实现执行;

异步从新开启一个新分支,相互不会影响;

站在Http协议上分析同步与异步区别:

我们的Http协议请求默认情况下同步形式调用,如果调用过程非常耗时的情况下 客户端等待时间就非常长, 这种形式我们可以理解阻塞式;

解决办法:耗时的代码我们可以使用多线程或者MQ实现处理,但是不能立马获取结果; 客户端可以主动查询

阻塞与非阻塞的区别

阻塞:如果我没有获取到结果的情况下,当前线程从运行状态切换为阻塞状态 内核角度分析:用户空间切换到内核空间

非阻塞:如果我没有获取到结果的情况下,当前的线程不会阻塞。

BIO(Blocking IO) 同步阻塞模型

一个线程处理一个客户端请求;

缺点:

1、 IO代码里read操作是阻塞操作,如果获取不到数据的情况下,则会阻塞;

如果线程使用过多的情况下,非常消耗服务器端cpu的资源;

应用场景:

BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构, 这种方式对服务器资源要求比较高

NIO(Non Blocking IO) 同步非阻塞

NIO同步非阻塞的原理:多个客户端发送连接请求注册到(多路复用器)selector中,

多路复用器使用轮训机制实现检测每个io请求有数据就进行处理。

NIO 有三大核心组件: Channel(通道), Buffer(缓冲区),Selector(选择器)

1.Channel(通道) :称之为通道,和IO相连,通信双方进行数据交流的通道,需要和buffer结合使用。

2.Buffer(缓冲区) :对数据的读取/写入需要使用buffer,buffer本质就是一个数组。

3.Selector(选择器): IO多路复用 一个线程Thread使用选择器Selector通过轮询的方式去监听多个通道Channel上的事件,从而让一个线程可以处理多个事件。

选择器IO多路复用底层原理

IO多路复用 一个线程Thread使用选择器Selector通过轮询的方式去监听多个通道Channel上的事件,从而让一个线程可以处理多个事件。

I/O多路复用底层一般用的Linux API(select,poll,epoll)来实现

  1. 使用select的情况下,底层采用该数组方式存放 每次调用遍历的时间复杂度就是为O(n),有可能会产生空轮训,比如 保存1万个连接,最终只有1个连接有传输数据。

  2. 使用poll底层采用链表结构存放,每次调用遍历的时间复杂度就是为O(n)

Poll与select之间区别不是很大;select监视器单个进程可监视的fd数量被限制

可以通过cat /proc/sys/fs/file-max, poll 是没有监视的fd数量限制。

Linux服务器中创建Socket服务器端 单个select进程可监事的fd(连接数据)限制

  1. epoll采用事件通知回调方式,避免空轮休时间复杂度为o(1);

For(fds){

文件描述符,数据准备好的情况下,在以事件回调的方式通知给服务器端。

}

注意:windows操作系统是没有epoll,只有linux系统才有epoll

Nginx、redis nio模型

redis 官网中是否有提供windows redis 大牛人物改写Redis源码能够使用

Select 选择实现。

标签:02,NIO,多路复用,阻塞,线程,内核,IO,连接
From: https://www.cnblogs.com/YeQuShangHun/p/16612991.html

相关文章

  • AcWing算法基础课---第一讲基础算法---02二分
    整数二分模板l=mid这个模板mid需要+1intbsearch_1(intl,intr){while(l<r){intmid=l+r>>1;if(check(mid))r=mid;//check()判断mid是否满足性......
  • ps2022(Photoshop 2022)Mac/win最新图像处理中文版
    AdobePhotoshop2022Mac/win是数字图像处理和编辑的行业标准,提供了全面的专业修饰工具包,并具有旨在激发灵感的强大编辑功能。Photoshop带有大量图像处理工具,旨在帮助您......
  • 蔚来杯2022牛客暑期多校训练营加赛 题解
    E.Everyoneisbot对于后\(p\)个人,这\(p\)个人相互制约,一旦有一个人进行复读,剩下的\(p-1\)个人一定会进行复读,那么这个人就会被禁言,对于他来说不是最优策略。此时......
  • [GFCTF 2021]文件查看器
    www.zip下载源码看源码传入两个参数c和m,然后创建新的c类,执行c类的m函数没有的类通过autoload调用,限定目录和后缀默认给三个类能调用,看主要的file类有一个getfile函......
  • 2022-8-21 第一组 (≥▽≤) 周测试
    目录第一题第二题第一步第二步第三步工具类配置文件导入jar包第一题SELECTstu.`姓名`,stu.`学号`FROMstudentstuLEFTJOINSCscONsc.`学号`=stu.`学号`LEFT......
  • 2022-8-20 第一组 (≥▽≤) 学习笔记
    目录1.数据库连接池1.1通过数据库连接池来获取连接1.2增删改查的快捷方法1.数据库连接池connection是一种稀有资源,一个连接建立就创造了一个资源。JDBC使用数据库连接......
  • NC20276 [SCOI2010]传送带
    题目原题地址:[SCOI2010]传送带题目编号:NC20276题目类型:三分时间限制:C/C++1秒,其他语言2秒空间限制:C/C++262144K,其他语言524288K1.题目大意平面两条线段AB、CD,想......
  • JAVA基础--数组--2022年8月21日
    第一节数组静态定义方式1、数组的静态初始化的写法和特点是什么样的?  2、数组属于什么类型,数组变量中存储的是什么?引用数据类型,存储的是......
  • HDU2022 第一场
    Backpack我不打但我能补题。明显设\(f_j\)表示容量为j的背包的异或的最大值。但是这样的状态难以进行转移。考虑设\(f_{j,k}\)表示容量为j异或为k是否可行。这样状态......
  • pr2022如何导入.mogrt文件?pr模板的安装方法
    Mogrt格式的模板文件是一种新型的模板格式,因此对Premiere软件版本的要求较高,导致了许多人在使用模板是会出现不知如何导入的问题。现在小编为大家带来具体导入方法。首先,......