IO模型(BIO,NIO,AIO)及其区别

Wesley13
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BIO:同步阻塞IO
NIO:同步非阻塞IO
AIO:异步非阻塞IO
先弄清楚同步、异步,阻塞、非阻塞概念。

io操作分为两部分,发起io请求,和io数据读写。阻塞、非阻塞主要是针对线程发起io请求后,是否立即返回来定义的,立即返回称为非阻塞io,否则称为阻塞io。

同步、异步主要针对io数据读写来定义的,读写数据过程中不阻塞线程称为异步io,否则,称为同步io。

BIO:线程发起io请求后,一直阻塞(阻塞io),直到数据就绪后,用户线程将数据写入socket空间,或从socket空间读取数据(同步)。

IO模型(BIO,NIO,AIO)及其区别

NIO:线程发起io请求后,立即返回(非阻塞io)。用户线程不阻塞等待,但是,用户线程要定时轮询检查数据是否就绪,当数据就绪后,用户线程将数据从用户空间写入socket空间,或从socket空间读取数据到用户空间(同步)。

IO模型(BIO,NIO,AIO)及其区别

IO多路复用(NIO):上述NIO实现中,需要用户线程定时轮训,去检查IO数据是否就绪,占用应用程序线程资源。IO多路复用模型中,将检查IO数据是否就绪的任务,交给系统级别的select或poll模型,由系统进行监控,减轻用户线程负担。

IO模型(BIO,NIO,AIO)及其区别

当用户线程发起io请求后,将socket连接及关注事件注册到selector(多路复用器,os级别线程)上,selector循环遍历socket连接,看是否有关注数据就绪,如果连接有数据就绪后,就通知应用程序,建立线程进行数据读写。同BIO对比,NIO中线程处理的都是有效连接(数据就绪),且一个线程可以分管处理多个连接上的就绪数据,节省线程资源开销。

1)select:注册的socket事件由数组管理,长度有限制,轮询查找时需要遍历数组。

2)poll:注册的socket事件由链表实现,数量没有限制,遍历链表轮询查找。

3)epoll:基于事件驱动思想,采用reactor模式,通过事件回调,无需使用某种方式主动检查socket状态,被动接收就绪事件即可。

AIO:线程发起io请求后,立即返回(非阻塞io),当数据读写完成后,OS通知用户线程(异步)。这里数据写入socket空间,或从socket空间读取数据到用户空间由OS完成,用户线程无需介入,所以也就不会阻塞用户线程,即异步。

IO模型(BIO,NIO,AIO)及其区别

AIO基于时间驱动思想,采用proactor模式。数据完成后,由os主动通知应用程序,通过epoll实现,节省了NIO中selector循环遍历检测数据就绪的资源开销。同时,数据copy操作(用户空间<->socket空间)是由os完成的,无需应用程序参与,大大提高应用程序效率。

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