linux中i/o（Linux高级I/O机制）

一    
    
    
  、课程目标

I/O常常是现代应用程序的性能瓶颈  
    
    
    
，为突破这个瓶颈

     


     


     


  ，现代操作系统不断推出新的I/O机制 




 




 




 
，使高性能的I/O编程变成可能    
    
    
  。本次课程将讨论Linux下几种高性能I/O的机制  

   

   

   

，这些功能都是基于成熟的系统调用

     

     

     

 ，通过本次课程的学习  




  




  




  ，学员将掌握以下内容：

传统File I/O； 散/聚 I/O (Scatter/Gather I/O)； 阻塞式和非阻塞式I/O； I/O多路复用； select() , poll()； Event poll (epoll)； 异步I/O； 运用I/O多路复用机制和异步I/O机制提高网络应用的并发响应和性能   


     


     


     
。

二   


     


     


     
、参训要求

参加本次课程的学员须具备以下能力：

本次课程使用 C语言 教学  


  


  


  


，所以学员需拥有较好的C语言基础； 能熟练使用常用的Linux命令； 由于本次课程涉及socket编程
     
     
     
，所以学员需有Linux下socket编程的经历； 能熟练使用gcc



 




 




 




、gdb   

   

   

 、熟练撰写makefile； 最好熟练使用vi    

     

     

     、emacs等文本编辑器其中的一种



 




 




 




。

三




  




  




  




、课程实践环境

学员自备电脑 操作系统：GNU/Linux 2.6+（建议使用Redhat AS 5+或Ubuntu  


  


  


、Fedora） 编译器：GCC v4.1+     
     
     
     、GDB v7.0+ 可选IDE：Eclipse CDT

四




   




   




   



、课程大纲

本次课程由以下几个部分构成：

1
 



 



 



、预备知识

理解：UNIX下一切皆文件 I/O的实质和I/O的步骤

2                   、文件I/O

Linux I/O系统调用与C标准库stdio的比较 I/O系统调用: open(), close(), read(), write() 控制I/O的Buffer 读写指针的定位：lseek() I/O控制：ioctl() 原子操作和数据竞态 文件控制: fcntl() 文件打开的状态标志(status flags) 文件描述符 复制文件描述符 (dup(), dup2())

3 




    




    




    


、散/聚I/O (Scatter/Gather I/O)

什么是散/聚 I/O
   




   




   




   ，为什么需要散/聚 I/O 系统调用：readv(), writev()

4
















、I/O多路复用 (I/O Multiplexing)

什么是I/O多路复用 I/O多路复用和多线程并发处理I/O的区别 select(), poll()：传统的UNIX I/O多路复用机制 select(), pselect() poll(), ppoll() Epoll：Linux系统新的I/O多路复用机制 Event poll介绍 创建epoll实例 控制epoll 等待I/O事件 epoll的两种触发方式：水平触发(level-triggered)                  、边缘触发(edge-triggered)

5  



     



     



     

、异步I/O

关于同步I/O：阻塞式I/O和非阻塞式I/O 什么异步I/O 理解同步I/O和异步I/O的差别 异步I/O重要数据结构：异步I/O控制块--struct aiocb 异步读

















、写操作：aio_read(), aio_write() 检查异步操作的结果：aio_error(), aio_return() 取消异步操作：aio_cancel() 异步文件同步：aio_fsync()

6    
    
    
  、使用高性能I/O机制提高网络服务端应用的性能

为什么传统的I/O机制会导致服务端应用的性能瓶颈 使用select()和poll()实现ACE中的Reactor模式 使用epoll实现ACE中的Reactor模式 在网络应用中使用异步I/O机制：模拟ACE中Proactor模式和框架 实例演示 



 



 



 


，区别传统I/O机制和高性能I/O机制对于服务端应用的重要性

五   


     


     


     
、时间安排

课程时间：2天                ，以每天6小时计

    




    




    




   ，具体安排如下：

Day1 1 - 预备知识 2 - 文件I/O 3 - 散/聚 I/O 4 - I/O多路复用 Day2 5 - 异步I/O 6 - 高性能I/O机制和网络服务端应用

六



 




 




 




、课程资源

可获取的课程资源见：教学资源   

   

   

 。