首页
服务端开发/管理

分类

当前位置: 云海天教程网 > 技术新闻 > 服务端开发/管理 >正文

BIO和NIO的区别和原理

更新时间:2022-12-09  作者:佚名   来源: 网络转载

BIO

BIO(Blocking IO) 又称同步阻塞IO,一个客户端由一个线程来进行处理

BIO和NIO的区别和原理

当客户端建立连接后,服务端会开辟线程用来与客户端进行连接。以下两种情况会造成IO阻塞:

  1. 服务端会一直阻塞,直到和客户端进行连接
  2. 客户端也会一直阻塞,直到和服务端进行连接

基于BIO,当连接时,每有一个客户端,服务就开启线程处理,这样对资源的占用时非常大的;如果使用线城市来做优化,当大量连接时,服务端也会面临无空闲线程处理的问题。那么怎么设计才能让单个线程能够处理更多请求,而不是一个。所以NIO就被提出。

NIO

NIO(Non Blocking IO)又称同步非阻塞IO。服务器实现模式为把多个连接(请求)放入集合中,只用一个线程可以处理多个请求(连接),也就是多路复用。

NIO有3大核心组件:

  1. Buffer:缓冲区,buffer 底层就是数组
  2. Channel:通道,channel 类似于流,每个 channel 对应一个 buffer缓冲区
  3. Selector:多路复用器,channel 会注册到 selector 上,由 selector 根据 channel 读写事件的发生将其交由某个空闲的线程处理

BIO和NIO的区别和原理

这样就大大提升了连接的数量,用于接收请求。

NIO目前有三个函数(模型)

  • select
  • poll
  • epoll

Select函数

Select 是Linux提供的一个函数,可以将一批fd一次性传递给内核,然后由内核去遍历,来确定哪个fd符合,并提供给用户空间

BIO和NIO的区别和原理

Select 函数处理过程

  1. 将用户空间的fd数组拷贝到内核空间
  2. 内核空间会遍历fd数组,查看是否有数据到达
    1. 遍历所有fd,将当前进程挂到每个fd的等待队列中
    2. 当设备收到一条消息(网络设备)或填写完文件数据(磁盘设备)后,会唤醒设备等待队列上睡眠的进程,随后当前进程就会被唤醒
  3. 遍历完成后,如果有数据到达,返回有数据到达的fd的数量,并对用户空间的fd标记
  4. 如果无数据到达,则当前进程进入睡眠,当有某个fdI/O事件或当前进程睡眠超时后,当前进程重新唤醒再次遍历所有fd文件
  5. 用户空间再此循环遍历,没有标记fd 不处理,只有标记fd才会去处理

Select存在的问题

  1. fd数量有限制:单个进程所打开的fd是有限制的,通过 FD_SETSIZE 设置,默认1024
  2. fd拷贝耗时:每次调用 select,需要将fd数组从用户空间拷贝到内核空间
  3. 内核空间遍历耗时:内核空间通过遍历的方式,查看fd是否有数据到达,这是一个同步的过程
  4. 找到fd后,返回的是数量,而不是fd本身select返回的是fd的数量,具体是哪个还需要用户自己遍历

Poll函数

Poll 也是Linux提供的内核函数,pollselect 基本是一致,唯一的区别在于它们支持的fd的数量不一致

  • select : 只能监听 1024 个fd
  • poll :无限制,操作系统支持多少,poll 就可以支持多少

Epoll函数

poll解决了select函数的fd数量问题,而epoll解决了selectpoll函数其余问题:

  1. fd数量有限制poll已经解决此问题
  2. fd拷贝耗时:内核空间种保存一份fd数组,无需用户每次都重新传入,只需要告诉内核修改的部分即可
  3. 内核空间遍历耗时:内核空间不再通过遍历的方式找fd,而是通过异步 IO 事件唤醒
  4. 找到fd后,返回的是数量,而不是fd本身:内核空间会通过异步 IO 事件,将fd返回给用户,用户无需在遍历整个fd数组

BIO和NIO的区别和原理

因此,epoll提供3 个函数,来处理上述改进的方案:

  1. epoll_create:创建 epoll 句柄
  2. epoll_ctl:向内核空间添加,修改,删除需要监控的fd
  3. epoll_waitepoll_pwait:类似 select 函数
上一篇:uniapp中uni.request(OBJECT)接口请求封装实例代码 下一篇:痞子衡嵌入式:国内外串行NOR Flash厂商官网Cross Reference功能使用体验
小编推荐
快速导航更多>>
JavaScript 教程 HTML5 教程 CSS3 教程 jQuery 教程 Vue.js 教程 Node.js 教程 SQL 教程 C 教程 PHP 教程 Linux 教程 Docker 教程 Nginx 教程 Python 教程 Java 教程

云海天教程网 版权所有

 陕公网安备 61050202000585号

陕ICP备14013131号-3