Архитектура ЭВМ. Операционные системы. Асинхронный I/O

Сентябрь 5, 2022

Главная
Алгебра
Архитектура ЭВМ. Операционные системы. Асинхронный I/O

Содержание

2. Асинхронный режим работы Асинхронный ввод/вывод, или неблокирующий ввод/вывод является формой обработки ввода/вывода, который позволяет другим процессам
3. Операции ввода/вывода (I/O) в большинстве случаев значительно медленнее, по сравнению с обработкой данных в памяти. Устройство
4. Простым подходом к вводу/выводу было бы запустить процесс доступа, а затем ждать его завершения. Но такой
5. В качестве альтернативы, можно инициировать операцию ввода/вывода, а затем выполнять обработку, которая не требует завершения операции
7. Виды асинхронного ввода/вывода Процесс Опрашивание Select(/poll) цикл Callback Очереди завершения/порты Флаги событий Каналы ввода/вывода Зарегистрированный ввод/вывод
8. Процесс Для выполнения длительной операции ввода/вывода создается новый процесс. После завершения операции процесс уведомляет процесс родитель
9. Опрашивание Варианты: - Ошибка, если ещё не завершено (повторное обращение позднее) - Оповещение, когда завершено, и
10. Перевод файлового дескриптора в неблокирующий режим int fd_set_blocking(int fd, int blocking) { /* Сохраняем флаги*/ int
11. Пример чтения с опросом int count=0, full_count=1024; char buffer[1024]; while (full_count> 0) { count = read(fd,
12. select/pselect Функция select (или pselect) является основной функцией большинства программ на языке C, эффективно обрабатывающих одновременно
13. Аргументы select()
14. Аргументы select()
15. fd_set fd_in, fd_out; struct timeval tv; // обнуляем наборы FD_ZERO( &fd_in ); FD_ZERO( &fd_out ); //
17. Особенности использования select Всегда старайтесь использовать select без указания времени ожидания. Ваша программа не должна ничего
18. Особенности использования select Функции read(), recv(), write() и send() необязательно считывают/записывают данные в полном объеме. Такое,
19. Особенности использования select Функции read(), recv(), write() и send(), также как и select() могут возвратить -1
20. Особенности использования select Кроме случаев, описанных в 7., функции read(), recv(), write() и send() никогда не
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Асинхронный режим работы
Асинхронный ввод/вывод, или неблокирующий ввод/вывод является формой обработки ввода/вывода,

который позволяет другим процессам продолжить выполнение до того, как передача будет завершена.

Слайд 3

Операции ввода/вывода (I/O) в большинстве случаев значительно медленнее, по сравнению с

обработкой данных в памяти. Устройство ввода/вывода может включать в себя механические части, которые должны физически двигаться (например, жесткий диск, который ищет дорожку для чтения или записи), это часто на несколько порядков медленнее, чем переключения электрического тока. Например, во время дисковой операции, которой требуется десять миллисекунд для выполнения, процессор, который работает на частоте один гигагерц, может выполнить десять миллионов циклов команд обработки.

Слайд 4

Простым подходом к вводу/выводу было бы запустить процесс доступа, а затем

ждать его завершения. Но такой подход (так называемого синхронного ввода/вывода или блокирующего ввода/вывода) будет блокировать выполнение программы, в то время, как коммуникация в процессе выполнения, оставив системные ресурсы простаивать на холостом ходу. Когда программа делает много операций ввода/вывода, это означает, что процессор может проводить почти все своё время простаивая в ожидании завершения операций ввода/вывода.

Слайд 5

В качестве альтернативы, можно инициировать операцию ввода/вывода, а затем выполнять обработку,

которая не требует завершения операции ввода/вывода. Такой подход называется асинхронный ввод/вывод. Любая задача, которая зависит от завершения ввода/вывода, (в том числе как использование значений ввода, так и критических операций, которые подтверждают, что операция вывода была завершена) по-прежнему вынуждена ожидать завершения операции ввода/вывода, и, таким образом, прежнему быть заблокированной, но другая обработка, которая не имеет зависимости от операции ввода/вывода может быть продолжена.

Слайд 6

Слайд 7

Виды асинхронного ввода/вывода
Процесс
Опрашивание
Select(/poll) цикл
Callback
Очереди завершения/порты
Флаги событий
Каналы ввода/вывода
Зарегистрированный ввод/вывод

Слайд 8

Процесс
Для выполнения длительной операции ввода/вывода создается новый процесс. После завершения операции

процесс уведомляет процесс родитель (например, с помощью сигнала) об этом.
Преимущества:
Простота реализации
Недостатки
Создание нового процесса является «тяжелой» операцией
Необходим обмен данными с дочерним процессом

Слайд 9

Опрашивание
Варианты:
- Ошибка, если ещё не завершено (повторное обращение позднее)
- Оповещение, когда

завершено, и может быть выполнено без блокировки (тогда, соответственно, пользуемся)
Доступно в традиционном Unix и Windows. Главная проблема опрашивания в том, что приходится тратить процессорное время на опрос неоднократно, во время когда нет других заданий, при этом уменьшается время, доступное для других процессов. Кроме того, поскольку опрос является по существу однопоточным, это не позволяет в полной мере использовать параллелизм ввода/вывода, на который способны аппаратные средства.

Слайд 10

Перевод файлового дескриптора в неблокирующий режим
int fd_set_blocking(int fd, int blocking) {

/* Сохраняем флаги*/
int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
if (flags == -1)
return 0;
if (blocking)
flags &= ~O_NONBLOCK;
else flags |= O_NONBLOCK;
return fcntl(fd, F_SETFL, flags) != -1;
}

Слайд 11

Пример чтения с опросом
int count=0, full_count=1024; char buffer[1024];
while (full_count> 0)

{
count = read(fd, buffer, full_count);
if(count < 0 && errno == EAGAIN) {
// Нет данных для чтения}
else if(count >= 0) {
//прочитали данные
full_count -= count;
} else {
// Ошибка чтения.
}
}

Слайд 12

select/pselect
Функция select (или pselect) является основной функцией большинства программ на языке

C, эффективно обрабатывающих одновременно более одного файловового дескриптора (илисокета). Ее аргументами являются три массива файловых дескрипторов: readfds, writefds и exceptfds. Как правило, при использовании select программа ожидает "изменения состояния" одного или более файловых дескрипторов. Под "изменением состояния" понимается появление новых символов в потоке, с которым связан файловый дескриптор, или появление во внутренних буферах ядра места для записи в поток, или возникновение ошибки, связанной с файловым дескриптором (в случае сокета или канала это происходит, когда другая сторона закрывает соединение).
Таким образом, select просто следит за несколькими файловыми дескрипторами и является стандартным вызовом Unix для этих целей.

int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *utimeout);
int pselect(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, const struct timespec *ntimeout, sigset_t *sigmask);

Слайд 13

Аргументы select()

Слайд 14

Аргументы select()

Слайд 15

fd_set fd_in, fd_out;
struct timeval tv;
// обнуляем наборы
FD_ZERO( &fd_in );
FD_ZERO( &fd_out );
//

добалыем дескриптор в для записи
FD_SET( sock1, &fd_in );
// добавляем дексриптор для чтения
FD_SET( sock2, &fd_out );
// считаем какой и дескрипторо больше
int largest_sock = sock1 > sock2 ? sock1 : sock2;
// таймаут в 10 секунд
tv.tv_sec = 10;
tv.tv_usec = 0;

int ret = select( largest_sock + 1, &fd_in, &fd_out, NULL, &tv );
// проверям что вернул select
if ( ret == -1 )
    // ошибка
else if ( ret == 0 )
    // timeout; за это время ничего не было
else
{
    if ( FD_ISSET( sock1, &fd_in ) )
        // событие записи
if ( FD_ISSET( sock2, &fd_out ) )
        // событие чтения
}

Слайд 16

Слайд 17

Особенности использования select
Всегда старайтесь использовать select без указания времени ожидания. Ваша

программа не должна ничего делать, если нет данных. Код, зависимый от времени ожидания, обычно плохо переносим и сложен для отладки.
Для повышения эффективности значение n должно быть правильно вычислено как указано выше.
Файловые дескрипторы не должны добавляться в наборы, если вы не планируете после вызова select проверить результат и соответствующим образом отреагировать.
После возврата из select должны быть проверены все файловые дескрипторы во всех наборах. В каждый дескриптор, готовый к записи, должны быть записаны данные, и из каждого дескриптора, готового к чтению, данные должны быть прочитаны, и т.д.

Слайд 18

Особенности использования select
Функции read(), recv(), write() и send() необязательно считывают/записывают данные

в полном объеме. Такое, конечно, возможно при низком траффике или быстром потоке, однако происходит далеко не всегда. Вы должны рассчитывать, что ваши функции получают/отправляют только один байт зараз.
Никогда не считывайте/записывайте побайтно, если только вы не абсолютно уверены в том, что нужно обработать небольшой объем данных. Крайне не эффективно считывать/записывать меньшее количество байт, чем вы можете поместить в буфер за один раз..

Слайд 19

Особенности использования select
Функции read(), recv(), write() и send(), также как и

select() могут возвратить -1 с errno установленным в EINTR или EAGAIN (EWOULDBLOCK), что не является ошибкой. Такие ситуации должны быть правильно обработаны (в вышеприведенной программе этого не сделано). Если ваша программа не собирается принимать сигналы, то маловероятно, что вы получите EINTR. Если ваша программа не использует неблокирующий ввод-вывод, то вы не получите EAGAIN. В любом случае, вы должны обрабатывать эти ошибки для полноты.

Слайд 20

Особенности использования select
Кроме случаев, описанных в 7., функции read(), recv(), write()

и send() никогда не возвращают значение меньшее единицы, если не произошла ошибка. Например, read() при работе с каналом, на котором противоположная сторона завершила работу, возвращает ноль, но возвращает ноль только один раз. Если хотя бы одна из этих функций вернула 0или -1, то вы не должны больше использовать этот дескриптор. В примере выше я немедленно закрываю дескриптор и устанавливаю его в -1 для предотвращения его включения в набор.

Архитектура ЭВМ. Операционные системы. Асинхронный I/O

Содержание

Асинхронный режим работыАсинхронный ввод/вывод, или неблокирующий ввод/вывод является формой обработки ввода/вывода,

Операции ввода/вывода (I/O) в большинстве случаев значительно медленнее, по сравнению с

Простым подходом к вводу/выводу было бы запустить процесс доступа, а затем

В качестве альтернативы, можно инициировать операцию ввода/вывода, а затем выполнять обработку,

Виды асинхронного ввода/выводаПроцессОпрашиваниеSelect(/poll) циклCallbackОчереди завершения/портыФлаги событий Каналы ввода/выводаЗарегистрированный ввод/вывод

ПроцессДля выполнения длительной операции ввода/вывода создается новый процесс. После завершения операции

ОпрашиваниеВарианты:- Ошибка, если ещё не завершено (повторное обращение позднее)- Оповещение, когда

Перевод файлового дескриптора в неблокирующий режимint fd_set_blocking(int fd, int blocking) {

Пример чтения с опросомint count=0, full_count=1024; char buffer[1024]; while (full_count> 0)

select/pselectФункция select (или pselect) является основной функцией большинства программ на языке

Аргументы select()

Аргументы select()

fd_set fd_in, fd_out;struct timeval tv;// обнуляем наборыFD_ZERO( &fd_in );FD_ZERO( &fd_out );//

Особенности использования selectВсегда старайтесь использовать select без указания времени ожидания. Ваша

Особенности использования selectФункции read(), recv(), write() и send() необязательно считывают/записывают данные

Особенности использования selectФункции read(), recv(), write() и send(), также как и

Особенности использования selectКроме случаев, описанных в 7., функции read(), recv(), write()

Похожие презентации

Асинхронный режим работы
Асинхронный ввод/вывод, или неблокирующий ввод/вывод является формой обработки ввода/вывода,

Виды асинхронного ввода/вывода
Процесс
Опрашивание
Select(/poll) цикл
Callback
Очереди завершения/порты
Флаги событий
Каналы ввода/вывода
Зарегистрированный ввод/вывод

Процесс
Для выполнения длительной операции ввода/вывода создается новый процесс. После завершения операции

Опрашивание
Варианты:
- Ошибка, если ещё не завершено (повторное обращение позднее)
- Оповещение, когда

Перевод файлового дескриптора в неблокирующий режим
int fd_set_blocking(int fd, int blocking) {

Пример чтения с опросом
int count=0, full_count=1024; char buffer[1024];
while (full_count> 0)

select/pselect
Функция select (или pselect) является основной функцией большинства программ на языке

fd_set fd_in, fd_out;
struct timeval tv;
// обнуляем наборы
FD_ZERO( &fd_in );
FD_ZERO( &fd_out );
//

Особенности использования select
Всегда старайтесь использовать select без указания времени ожидания. Ваша

Особенности использования select
Функции read(), recv(), write() и send() необязательно считывают/записывают данные

Особенности использования select
Функции read(), recv(), write() и send(), также как и

Особенности использования select
Кроме случаев, описанных в 7., функции read(), recv(), write()