IO多路复用相关

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简述epoll和select的区别,epoll为什么高效?

参考回答

区别

(1)每次调用select,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很大;而epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

(2)每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd;而epoll只需要轮询一次fd集合,同时查看就绪链表中有没有就绪的fd就可以了。

(3)select支持的文件描述符数量太小了,默认是1024;而epoll没有这个限制,它所支持的fd上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048。

epoll为什么高效

(1)select,poll实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。

(2)select,poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次,并且要把当前进程往设备等待队列中挂一次,而epoll只要一次拷贝,而且把当前进程往等待队列上挂也只挂一次,这也能节省不少的开销。

说说多路IO复用技术有哪些,区别是什么?

参考回答

select,poll,epoll都是IO多路复用的机制,I/O多路复用就是通过一种机制,可以监视多个文件描述符,一旦某个文件描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知应用程序进行相应的读写操作。

区别

(1)poll与select不同,通过一个pollfd数组向内核传递需要关注的事件,故没有描述符个数的限制,pollfd中的events字段和revents分别用于标示关注的事件和发生的事件,故pollfd数组只需要被初始化一次。

(2)select,poll实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。

(3)select,poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次,并且要把当前进程往设备等待队列中挂一次,而epoll只要一次拷贝,而且把当前进程往等待队列上挂也只挂一次,这也能节省不少的开销。

简述socket中select,epoll的使用场景和区别,epoll水平触发与边缘触发的区别?

参考回答

select,epoll的使用场景:都是IO多路复用的机制,应用于高并发的网络编程的场景。I/O多路复用就是通过一种机制,可以监视多个文件描述符,一旦某个文件描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知应用程序进行相应的读写操作。

select,epoll的区别

(1)每次调用select,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很大;而epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

(2)每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd;而epoll只需要轮询一次fd集合,同时查看就绪链表中有没有就绪的fd就可以了。

(3)select支持的文件描述符数量太小了,默认是1024;而epoll没有这个限制,它所支持的fd上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048。

epoll水平触发与边缘触发的区别

LT模式(水平触发)下,只要这个fd还有数据可读,每次 epoll_wait都会返回它的事件,提醒用户程序去操作;

而在ET(边缘触发)模式中,它只会提示一次,直到下次再有数据流入之前都不会再提示了,无论fd中是否还有数据可读。

说说Reactor、Proactor模式。

参考回答

在高性能的I/O设计中,有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式,其中Reactor模式用于同步I/O,而Proactor运用于异步I/O操作。

Reactor模式:Reactor模式应用于同步I/O的场景。Reactor中读操作的具体步骤如下:

读取操作:

(1)应用程序注册读就需事件和相关联的事件处理器

(2)事件分离器等待事件的发生

(3)当发生读就需事件的时候,事件分离器调用第一步注册的事件处理器

(4)事件处理器首先执行实际的读取操作,然后根据读取到的内容进行进一步的处理

Proactor模式:Proactor模式应用于异步I/O的场景。Proactor中读操作的具体步骤如下:

(1)应用程序初始化一个异步读取操作,然后注册相应的事件处理器,此时事件处理器不关注读取就绪事件,而是关注读取完成事件,这是区别于Reactor的关键。

(2)事件分离器等待读取操作完成事件

(3)在事件分离器等待读取操作完成的时候,操作系统调用内核线程完成读取操作,并将读取的内容放入用户传递过来的缓存区中。这也是区别于Reactor的一点,Proactor中,应用程序需要传递缓存区。

(4)事件分离器捕获到读取完成事件后,激活应用程序注册的事件处理器,事件处理器直接从缓存区读取数据,而不需要进行实际的读取操作。

区别:从上面可以看出,Reactor中需要应用程序自己读取或者写入数据,而Proactor模式中,应用程序不需要用户再自己接收数据,直接使用就可以了,操作系统会将数据从内核拷贝到用户区。

IO模型的类型。

(1)阻塞IO:调用者调用了某个函数,等待这个函数返回,期间什么也不做,不停的检查这个函数有没有返回,必须等这个函数返回后才能进行下一步动作。

(2)非阻塞IO:非阻塞等待,每隔一段时间就去检查IO事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事情。

(3)信号驱动IO:Linux用套接口进行信号驱动IO,安装一个信号处理函数,进程继续运行并不阻塞,当IO事件就绪,进程收到SIGIO信号,然后处理IO事件。

(4)IO多路复用:Linux用select/poll函数实现IO复用模型,这两个函数也会使进程阻塞,但是和阻塞IO所不同的是这两个函数可以同时阻塞多个IO操作。而且可以同时对多个读操作、写操作的IO函数进行检查。知道有数据可读或可写时,才真正调用IO操作函数。

(5)异步IO:Linux中,可以调用aio_read函数告诉内核描述字缓冲区指针和缓冲区的大小、文件偏移及通知的方式,然后立即返回,当内核将数据拷贝到缓冲区后,再通知应用程序。用户可以直接去使用数据。

前四种模型--阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO和信号驱动IO都属于同步模式,因为其中真正的IO操作(函数)都将会阻塞进程,只有异步IO模型真正实现了IO操作的异步性。

简述同步与异步的区别,阻塞与非阻塞的区别?

参考回答

同步与异步的区别:

同步:是所有的操作都做完,才返回给用户结果。即写完数据库之后,再响应用户,用户体验不好。

异步:不用等所有操作都做完,就响应用户请求。即先响应用户请求,然后慢慢去写数据库,用户体验较好。

阻塞与非阻塞的区别:

阻塞:调用者调用了某个函数,等待这个函数返回,期间什么也不做,不停的检查这个函数有没有返回,必须等这个函数返回后才能进行下一步动作。

非阻塞:非阻塞等待,每隔一段时间就去检查IO事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事情。

BIO、NIO有什么区别?

参考回答

BIO(Blocking I/O):阻塞IO。调用者调用了某个函数,等待这个函数返回,期间什么也不做,不停的检查这个函数有没有返回,必须等这个函数返回后才能进行下一步动作。

NIO(New I/O):同时支持阻塞与非阻塞模式,NIO的做法是叫一个线程不断的轮询每个IO的状态,看看是否有IO的状态发生了改变,从而进行下一步的操作。

请介绍一下5种IO模型

参考回答

阻塞IO:调用者调用了某个函数,等待这个函数返回,期间什么也不做,不停的检查这个函数有没有返回,必须等这个函数返回后才能进行下一步动作。

非阻塞IO:非阻塞等待,每隔一段时间就去检查IO事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事情。

信号驱动IO:Linux用套接口进行信号驱动IO,安装一个信号处理函数,进程继续运行并不阻塞,当IO事件就绪,进程收到SIGIO信号,然后处理IO事件。

IO多路复用:Linux用select/poll函数实现IO复用模型,这两个函数也会使进程阻塞,但是和阻塞IO所不同的是这两个函数可以同时阻塞多个IO操作。而且可以同时对多个读操作、写操作的IO函数进行检查。知道有数据可读或可写时,才真正调用IO操作函数。

异步IO:Linux中,可以调用aio_read函数告诉内核描述字缓冲区指针和缓冲区的大小、文件偏移及通知的方式,然后立即返回,当内核将数据拷贝到缓冲区后,再通知应用程序。用户可以直接去使用数据。

前四种模型--阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO和信号驱动IO都属于同步模式,因为其中真正的IO操作(函数)都将会阻塞进程,只有异步IO模型真正实现了IO操作的异步性。

异步和同步的区别就在于,异步是内核将数据拷贝到用户区,不需要用户再自己接收数据,直接使用就可以了,而同步是内核通知用户数据到了,然后用户自己调用相应函数去接收数据。

请说一下socket网络编程中客户端和服务端用到哪些函数?

参考回答

服务器端函数:

(1)socket创建一个套接字

(2)bind绑定ip和port

(3)listen使套接字变为可以被动链接

(4)accept等待客户端的链接

(5)write/read接收发送数据

(6)close关闭连接

客户端函数:

(1)创建一个socket,用函数socket()

(2)bind绑定ip和port

(3)连接服务器,用函数connect()

(4)收发数据,用函数send()和recv(),或read()和write()

(5)close关闭连接

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参考链接

偏向于实践

select

poll

epoll

偏向于理论

select、poll、epoll三者的区别

IO多路复用详解

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