Разбор стратегий организации ввода/вывода

14.02.2004 20:08

В статье "Understanding Network I/O" (часть 1, часть 2) приводятся примеры создания сетевых программ на языке Python, включая использования мультитредовой модели и опроса состояний через select/ poll.

Материал подтолкнул меня обобщить используемые модели ввода/вывода:

Стратегии организации ввода-вывода:

  1. Блокируемый I/O - после вызова read/write происходит блокировка до завершения операции, функция завершается только после принятия или передачи блока данных.
  2. Неблокируемый I/0 - функция завершается сразу, если данные не были приняты/отправлены возвращается код ошибки (т.е. нужно вызывать функции I/O в цикле пока не получим положительный результат).
  3. Мультиплексирование через select/poll - опрашиваем список состояния сокетов, перебирая состояния определяем сокеты готовые для приема/передачи. Главный минус - затраты на перебор, особенно при большом числе неактивных сокетов.
    • select - число контролируемых сокетов ограничено лимитом FD_SETSIZE, в некоторых случаях лимит обходится пересборкой программы, в других - пересборкой ядра ОС.
    • poll - нет лимита FD_SETSIZE, но менее эффективен из за большего размера передаваемой в ядро структуры.
  4. Генерация сигнала SIGIO при изменении состояния сокета (ошибка, есть данные для приема, или отправка завершена), который обрабатывает обработчик SIGIO. В классическом виде применение ограничено и трудоемко, подходит больше для UDP.
  5. Асинхронный I/O - описан в POSIX 1003.1b (aio_open, aio_write, aio_read...), функция aio_* завершается мгновенно, далее процесс сигнализируется о полном завершении операции ввода/вывода (в предыдущих пунктах процесс информировался о готовности прочитать или передать данные, т.е. данные еще нужно было принять или отправить через read/write, в aio_* процесс сигнализируется когда данные полностью получены и скопированы в локальный буфер).
  6. Передача данных об изменении состояния сокета через генерацию событий. (специфичные для определенных ОС решения, малопереносимы, но эффективны).