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
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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。
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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
- 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