linux系统io复用 linux的io

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本文目录一览：

1、作为C++后端开发程序员,应该彻底理解Epoll实现原理
2、Linux下的IO多路复用机制poll详解linux的poll
3、Linux网络编程之网络IO的职责
4、redis的IO模型
5、Linux磁盘IO、网络IO、零拷贝详解
6、Linux开发,使用多线程还是用IO复用select/epoll?

作为C++后端开发程序员,应该彻底理解Epoll实现原理

1、作为C++后端开发程序员，要彻底理解Epoll的实现原理，需要掌握以下几个关键点： Epoll概述 epoll是Linux平台下特有的多路复用IO实现方式，性能优于传统的select系统调用。 epoll句柄的创建使用epoll_create函数创建一个epoll句柄。 epoll_create会进入内核空间，调用sys_epoll_create内核函数。

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Linux下的IO多路复用机制poll详解linux的poll

IO多路复用允许同时监控多个文件描述符，以检测何时有数据可读或可写。这种技术在并发连接管理中尤其有用，能显著提升性能。select、poll和epoll的差异主要体现在监控机制、性能和并发能力上。select使用位图记录需要监控的文件描述符集合，有数据返回时返回并清理集合。

I/O多路复用机制提供了同时监测多个文件描述符的能力，以判断是否可以执行IO操作。本文将详细解析Linux内核中的poll和select机制实现原理。首先，我们简要介绍这两个函数的调用方式。select函数将监听的文件描述符分为三组，分别为可读、可写和异常事件的集合。

select、poll、epoll的比较在选择使用时，应根据具体需求和特点考虑select、poll、epoll。当面临大量idle-connection或dead-connection时，epoll的效率将大大优于select和poll。然而，如果没有大量idle-connection，三者之间的性能差异并不显著。

IO多路复用，select、poll和epoll是三种实现机制，旨在提高服务器性能。它们通过跟踪多个文件描述符的状态，实现并发处理。核心目标是优化资源利用，减少系统开销。尽管都能同时监控多个描述符，但本质都是同步IO，应用程序需自行处理就绪事件。

- I/O多路复用（如select、poll和epoll）解决了这一问题，通过一次系统调用同时检查多个描述符的就绪状态。它们内部使用非阻塞I/O，简化了用户线程的负担。具体实现：- select通过fd_set集合存储文件描述符，设置阻塞时间，检测就绪后返回结果。

本文将深度解析 Linux poll 机制，旨在帮助读者理解 poll 机制的原理与应用，全面了解三种 IO 复用机制，以便根据实际业务需求做出最佳选择。poll 简介：poll 是一种 I/O 多路复用机制，能够同时监控多个文件描述符，当任一描述符就绪时通知程序执行相应读写操作。

Linux网络编程之网络IO的职责

Linux网络编程中，网络IO的主要职责包括以下几个方面：连接的建立与断开：建立连接：使用accept函数接收来自客户端的TCP连接请求，或使用connect函数主动连接到服务器。断开连接：使用close函数主动断开连接，或者通过recv/read、send/write等函数的返回值判断连接是否被对方断开。

优化资源利用率和提升用户体验。应用：epoll与reactor模式结合使用，能够进一步优化网络编程的性能和可扩展性。综上所述，网络I/O是网络通信的基础，IO多路复用技术提高了单线程处理多个I/O操作的效率，而基于事件驱动的reactor模式则通过回调函数实时响应事件，进一步优化了高并发场景下的性能。

目前Linux中AIO的内核实现只对文件IO有效，如果要实现真正的AIO，需要用户自己来实现。目前有很多开源的异步IO库，例如libevent、libev、libuv。

LIO_SOCKET网络IO库介绍：项目背景与目的背景：LIO_SOCKET是一个基于个人对网络及底层技术兴趣而开发的轻量级网络IO库。它源于对SOCKET编程API底层原理的深入探究，并结合了对LINUX C中多线程及信号机制的理解。

io复用能够减少线程开销，提高程序的性能，减少对操作系统资源的占用。在网络编程中，使用io复用可以使程序同时监听多个网络连接的事件，而不需要创建多个线程，从而减少了线程上下文切换的开销和操作系统资源占用。在文件处理中，io复用可以监控多个文件的读写事件，从而提高了程序的效率。

redis的IO模型

1、Redis 单线程是指 Redis的网络IO和键值对读写是由一个线程完成。这也是Redis提供存储服务的主流程。对于一个多线程系统，在合理的资源分配情况下，提高线程数，可以有效的提高系统的吞吐量。但实际情况可能是，刚增加线程数时，系统吞吐量增加，但进一步增加线程数，吞吐量增长缓慢，甚至下降。

2、而现在引入多线程模型解决的是网络IO操作的性能瓶颈。对于Redis基于内存的操作，仍然是很快的，而有时IO操作阻塞会影响着之后操作的效率。改为多线程并发进行IO操作，然后交由主线程进行内存操作，这样可以更好的缓解IO操作带来的性能瓶颈。

3、多路复用IO模型是Redis实现高效处理大量并发请求的关键。通常，对于1万个长连接，传统的阻塞IO模型需要创建1万个线程来处理。但是，多路复用IO模型仅需一个线程，通过内核监听事件，并将事件放入队列，由单个线程处理事件，从而极大提升了吞吐量。事件机制确保了客户端与服务器之间的高效通信。

4、而redis就是使用的epoll模式的IO模型。

Linux磁盘IO、网络IO、零拷贝详解

1、mmap（内存映射）是另一种内存管理机制，它将页缓存地址空间映射到用户空间，允许用户进程直接对页缓存进行读写操作，实现了一种特殊的缓存I/O。Linux中的五大网络I/O模型包括BIO（阻塞模式IO）、NIO（非阻塞模式IO）、I/O多路复用模型、信号驱动IO和异步IO（AIO）。

2、回顾前面说道文件传输过程，其中第一步都是先需要先把磁盘文件数据拷贝「内核缓冲区」里，这个「内核缓冲区」实际上是磁盘高速缓存(PageCache)。由于零拷贝使用了 PageCache 技术，可以使得零拷贝进一步提升了性能，我们接下来看看 PageCache 是如何做到这一点的。

3、当数据在IO操作中需要从内核拷贝到用户空间时，通常会涉及上下文切换。Linux的内存管理系统，如Page Cache和Buffer Cache，通过内存映射和VFS机制，实现了零拷贝。VFS作为一个统一接口，使得应用程序可以无缝访问不同文件系统。

4、实现机制： DMA技术：DMA负责内核间的IO传输，通过硬件独立完成数据传输，减少CPU中断。内存映射：在零拷贝过程中，用户态与内核态通过内存映射共享内存，使得数据能在用户空间直接访问，无需CPU介入。 Page Cache和Buffer Cache：Linux内存管理中的Page Cache和Buffer Cache整合优化了零拷贝机制。

Linux开发,使用多线程还是用IO复用select/epoll?

1、epoll是Linux内核为处理大批量文件描述符而作了改进的poll，是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。

2、IO多路复用： select：功能：通过监视多个文件描述符的事件，实现单线程处理多个I/O操作。适用场景：适用于中等数量的并发连接。 poll：功能：与select类似，但提供了更好的性能和可扩展性。优势：能够处理比select更多的文件描述符，且性能更优。

3、传统的多客户端处理方法如一请求一线程虽然能处理连接，但在高并发情况下效率低下。为了解决这个问题，引入了IO多路复用技术，如select、poll和epoll。select通过监视多个文件描述符的事件，如可读或可写，实现单线程处理多个I/O操作。poll与select类似，但提供更好的性能和可扩展性。

4、多路复用概念在NIO中被提及，它允许单个线程或进程同时处理多个网络I/O连接，是时分复用的一种形式。网络IO通信通常基于socket编程，每个socket相当于一个通信的“插槽”，客户端和服务端通过它进行数据的读取和发送。

5、本文将深度解析 Linux poll 机制，旨在帮助读者理解 poll 机制的原理与应用，全面了解三种 IO 复用机制，以便根据实际业务需求做出最佳选择。poll 简介：poll 是一种 I/O 多路复用机制，能够同时监控多个文件描述符，当任一描述符就绪时通知程序执行相应读写操作。

6、优化上下文切换是 Epoll 的关键点之一，通过 NAPI 机制和单线程 IO 多路复用技术减少频繁切换。NAPI 使网卡驱动在接收到数据后批量处理，而单线程 IO 多路复用则使用专门线程批量处理数据，显著降低了上下文切换带来的性能损耗。Epoll 与 select、poll 的性能差异主要体现在数据处理效率上。