IO多路复用与同步阻塞IO
同步阻塞IO(Blocking IO)
- 定义:同步阻塞IO是最传统的IO模型。在这种模型中,用户线程在内核进行IO操作时被阻塞。例如,当用户线程通过系统调用read发起IO读操作时,用户线程会由用户空间转到内核空间,等待内核完成数据的读取,并将数据拷贝到用户空间后,read操作才返回,用户线程继续执行。
- 特点:
- 阻塞性:IO操作未完成时,用户线程会被阻塞,无法进行其他操作。
- 同步性:用户线程需要等待IO操作完成后才能继续执行。
- 应用场景:在单线程环境下,由于阻塞地获取结果,只能处理一个客户端连接。而在多线程环境下,需要不断地新建线程来接收客户端,这样会浪费大量的系统资源。
IO多路复用(IO Multiplexing)
- 定义:IO多路复用是一种网络通信的方式,可以同时检测多个文件描述符(socket),一旦检测到某个文件描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),就解除阻塞,然后基于这些已经就绪的文件描述符进行网络通信。通过这种方式,服务端即使是在单线程/进程的情况下也能实现并发,支持多个连接。
- 特点:
- 非阻塞或少量阻塞:通过select、poll、epoll等机制,可以在单个线程内同时处理多个IO请求,减少了线程/进程的创建和销毁,降低了资源消耗。
- 高效性:相比传统的多线程/进程方式,IO多路复用能够更有效地利用系统资源,特别是在处理大量并发连接时。
- 应用场景:适用于需要处理大量并发连接的网络服务器,如Web服务器、数据库服务器等。
总结
IO多路复用通过一种机制,使得一个进程可以监视多个描述符(socket),一旦某个描述符就绪,能够通知程序进行相应的读写操作,从而避免了传统同步阻塞IO模型中线程/进程被阻塞的问题,提高了系统的并发处理能力和资源利用率。