Linux文件IO的多路复用技术

目录
1. 简介

1.1 什么是文件IO
1.2 多路复用技术在文件IO中的应用概述

2. Linux文件IO概述

2.1 Linux下的文件IO模型
2.2 文件描述符和文件操作
2.3 阻塞IO、非阻塞IO和多路复用IO的区别与特点

3. 多路复用技术详解

3.1 Select系统调用
3.2 Poll系统调用

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1.1 什么是文件IO
文件IO（Input/Output）即输入/输出操作，是指计算机与外部设备（如硬盘、网络、键盘、显示器等）进行数据交换的过程。在Linux系统中，文件IO是指通过文件描述符对文件或其他IO设备进行读写操作。
1.2 多路复用技术在文件IO中的应用概述
多路复用技术是指同时监控多个IO事件，并在有IO事件发生时进行响应。在文件IO中，多路复用技术可以使一个进程能够同时监控多个文件描述符的IO事件，从而提高IO的效率和吞吐量。本文将介绍多路复用技术在Linux文件IO中的应用及相关实践。
接下来，我们将深入探讨Linux文件IO以及多路复用技术的应用。
2. Linux文件IO概述
2.1 Linux下的文件IO模型
在Linux系统中，文件IO模型通常包括以下几种：

阻塞式IO：当应用程序发起IO操作时，如果IO资源不可用，应用程序会被内核阻塞，直到资源可用。
非阻塞式IO：应用程序发起IO操作后，如果资源不可用，内核会立即返回一个错误而不是阻塞应用程序。
多路复用IO：应用程序可以同时监控多个IO资源，只有在至少一个资源就绪时才进行实际的IO操作。

2.2 文件描述符和文件操作
在Linux中，每个打开的文件都会分配一个唯一的文件描述符。应用程序通过文件描述符来对文件进行读写操作，包括使用open、read、write、close等系统调用。文件描述符是整个IO操作的核心。
2.3 阻塞IO、非阻塞IO和多路复用IO的区别与特点
阻塞IO会造成应用程序在IO操作时的长时间等待，导致资源利用率低下；非阻塞IO需要应用程序轮询IO资源，会增加CPU开销。多路复用IO则能在多个IO资源中进行有效监控，并在不同资源就绪时进行有效处理，可以减少CPU开销和等待时间。
希望以上内容对你有帮助，接下来可以继续进行下一步的内容输出。
3. 多路复用技术详解
在Linux系统中，多路复用技术是一种实现高性能IO的重要方法。通过将多个文件描述符集中到一个单一的套接字中，实现对多个IO事件的监听和处理，提高了系统的效率和性能。
3.1 Select系统调用
Select是最古老的IO多路复用技术之一，它通过一个位图（bitmap）来记录文件描述符的状态，允许程序同时监视多个文件描述符的可读、可写和异常等事件。
import selectimport socketserver_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)server_socket.bind(('127.0.0.1', 8888))server_socket.listen(5)inputs = [server_socket]while inputs: readable, writable, exceptional = select.select(inputs, [], []) for s in readable: if s is server_socket: client_socket, address = server_socket.accept() inputs.append(client_socket) else: data = s.recv(1024) if data: s.send(data) else: s.close() inputs.remove(s)登录后复制
代码总结：

使用Select实现简单的文件IO多路复用。
通过select.select()监听可读事件，实现对多个文件描述符的IO复用操作。

结果说明：

服务器程序可以同时处理多个客户端连接，提高了IO处理效率和性能。

3.2 Poll系统调用
Poll是一种更现代的多路复用技术，与Select相比，它没有文件描述符数量限制，并且无需每次调用都重新设置文件描述符集。
import java.io.IOException;import java.net.ServerSocket;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.SelectionKey;import java.nio.channels.Selector;import java.nio.channels.ServerSocketChannel;import java.nio.channels.SocketChannel;import java.util.Iterator;import java.util.Set;ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();ServerSocket serverSocket = serverSocketChannel.socket();serverSocket.bind(new InetSocketAddress("localhost", 8888));serverSocketChannel.configureBlocking(false);Selector selector = Selector.open();serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);while (true) { selector.select(); Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator(); while (keyIterator.hasNext()) { SelectionKey key = keyIterator.next(); if (key.isAcceptable()) { ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel(); SocketChannel client = server.accept(); client.configureBlocking(false); client.register(selector, SelectionKey.OP_READ); } else if (key.isReadable()) { SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel(); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(256); client登录后复制