Linux实现异步IO的方法:epoll,posix aio,libaio,io_uring

Linux中异步IO的实现方式大概有以下几种:

1. epoll

熟悉网络编程的人可能会想到select,poll,epoll这些异步IO的方式,但实际上这些方式叫做非阻塞IO ,用于把网络读写的阻塞变成非阻塞,并不是实际意义上的异步IO。因此Epoll这些只能用于实现非阻塞的Socket IO无法用于异步的Storage IO

因为只有网络IO才存在阻塞的情况(也即,这个网络文件描述符是否准备好被读写?),因此你不知道网络的对方何时给你发送消息;而Storage IO则不存在这种现象,要读取的硬盘数据一直准备好被读写,因此不存在阻塞的情况。

详细的解释可以看这篇文章:https://www.pulpcode.cn/2021/04/03/regular-files-with-epoll/

关于阻塞,非阻塞,同步,异步的概念可以参考这篇文章:https://blog.csdn.net/weixin_45888152/article/details/125699347

2. POSIX AIO

首先,POSIX AIO的API在<aio.h>中,并且在编译的时候需要link librt(-lrt)。POSIX AIO 本质上在是在用户级别上实现的它在多个线程中执行正常的阻塞 I/O ,因此给人一种 I/O 是异步的错觉。这样做特点是:

▶ 它适用于任何文件系统

▶ 它(基本上)可以在任何操作系统上运行

▶ 它适用于启用缓冲的文件(即不设置 O_DIRECT 标志)

而主要缺点是IO队列深度(即实际可以执行的未完成操作数)受所选线程数的限制

3. LibAIO(kernel AIO)

libaio是在内核中实现的一套异步IO方式,它不是基于多线程实现的 ,一般也叫做kernel AIO。Libaio的APIs在<libaio.h>中,在编译的时候需要link libaio(-laio)。内核AIO(即io_submit()等)是内核对异步I/O操作的支持,其中io请求实际上在内核中排队,按照拥有的任何磁盘调度器排序,可能其中一些请求作为异步操作(使用TCQ或NCQ)被转发(以某种最优顺序)到实际磁盘。这种方法的主要限制是,并不是所有的文件系统都能很好地使用异步I/O(并且可能会退回到阻塞语义),并且文件必须使用O_DIRECT打开,这对I/O请求有很多其他限制。如果无法使用O_DIRECT打开文件,它可能仍然"工作",因为您可以获得正确的数据,但它可能不是异步完成的,而是回落到阻塞语义。

实际上,原生的 Linux AIO 有蠻多大大小小的问题,所以并不是真的太流行,linus也痛骂过AIO的设计

4.io_uring

待补充,参考资料1参考资料2

相关推荐
欢呼的太阳2 小时前
数据库设计Step by Step (10)——范式化
服务器·数据库·oracle
sdghterhd3 小时前
WebSocket 快速入门教程(附示例源码)
网络·websocket·网络协议
喜欢的名字被抢了3 小时前
MySQL基础入门:从零理解数据库与SQL
数据库·mysql·教程
donoot3 小时前
Linux系统下图书馆级电子书全自动标准化分类整理完整实施方案
大数据·linux·运维·电子书管理
xy34533 小时前
Wireshark捕获过滤器——语法元素详解
网络·测试工具·渗透测试·wireshark
Felix-lxd4 小时前
Ubuntu 22.04 配置 Nginx
linux·nginx·ubuntu
Elastic 中国社区官方博客4 小时前
如何比较两个 Elasticsearch 索引并找出缺失的文档
大数据·运维·数据库·elasticsearch·搜索引擎
DLYSB_4 小时前
生命通道:如何用 HIS 医疗系统直连网络声光终端,打造“零延误”的危急值响应网关?
java·网络·数据库·报警灯
儒雅的大叔5 小时前
MySQL数据库InnoDB数据恢复工具使用总结
数据库·mysql·adb
观远数据5 小时前
ChatBI选型对比:从意图识别到SQL修复,六个维度打分决定是否值得投产
数据库·人工智能·sql