Linux对网络通信的实现

一、NIO为什么很少注册OP_WRITE事件

1、OP_WRITE触发条件:当操作系统写缓冲区有空闲时就绪。一般情况下写缓冲区都有空闲空间,小块数据直接写入即可,没必要注册该操作类型,否则该条件不断就绪浪费cpu;但如果是写密集型的任务,比如文件下载等,缓冲很可能满,注册该操作类型很有必要,同时注意写完后取消注册

1、单线程Reactor

之前已经解释过了,就是一个线程处理连接、读、业务处理、写,redis5.0时候用的就是单线程Reactor模式,我再把图挂一次

2、多线程Reactor

redis6.0是采用多线Reactor模式,但是有点不同,主线程处理连接和读事件,子线程去处理具体读、写操作,具体的业务操作为了降低并发操作,还是主线程去处理

二、直接内存比堆内存快在哪里

使用直接内存就会少一次数据拷贝

三、零拷贝,Linux对零拷贝的实现

一次读取和发送操作就会有四次用户态到内核态的切换

传统数据传输(DMA拷贝不需要CPU参与)

 Linux的MMAP内存映射

通过MMAP系统调用直接读取文件,不需要CPU参与拷贝

Linux的sendfile

Linux的slice

PIPE管道类似于共享内存两次拷贝和两次上下文切换(因为调用系统函数slice)

NIO目前只支持MMAP和sendfile
kafka通过客户端发来消息通过MMAP和顺序写持久化到磁盘,再通过sendfile把消息发送给客户端
Netty可以在直接内存上操作的,并且引入了逻辑缓冲区,多个缓冲区合并一个,后面再看吧

四、Linux网络IO模型

1、同步和异步

关注的是调用方是否主动获取结果

  1. 同步:同步的意思就是调用方需要主动等待结果的返回
  2. 异步:异步的意思就是不需要主动等待结果的返回,而是通过其他手段比如,状态通知, 回调函数等。

2、阻塞和非阻塞

主要关注的是等待结果返回调用方的状态

  1. 阻塞:是指结果返回之前,当前线程被挂起,不做任何事
  2. 非阻塞:是指结果在返回之前,线程可以做一些其他事,不会被挂起。

3、Linux的五种I/O模型

1)阻塞I/O(blocking I/O)
2)非阻塞I/O(noblocking I/O)
3)I/O复用(select、poll和epoll)( I/O multiplexing)
4)信号驱动I/O(signal driven I/O (SIGIO))
5)异步I/O(asynchronous I/O)

IO 复用需要使用两个系统调用(select 和 recvfrom),而 blocking IO 只 调用了一个系统调用(recvfrom)。但是,用select 的优势在于它可以同时处理多个connection。 所以,如果处理的连接数不是很高的话,使用 select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好,可能延迟还更大。select/epoll的优势 并不是对于单个连接能处理得更快,而是在于能处理更多的连接。

4、Linux下的IO复用编程

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,一个进程可以监视多个描述符,一旦某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知程序 进行相应的读写操作。但select,poll,epoll 本质上都是同步I/O,因为他们都需要在读写事 件就绪后自己负责进行读写,并等待读写完成。

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