2016-10-19 15:32:08 +0000   |     hardware operating system io cpu process block   |   Viewed times   |    

简单回答就是:IO所需要的CPU资源非常少。大部分工作是分派给DMA完成的。

先不谈传统的5大IO模型,先说说并发(Concurrence)。一个非常不严谨的解释就是同时做A和B两件事。先做一会儿进程A,然后上下文切换,再做一会儿B。过一会儿在切回来继续做A。因此给我们造成一个假象,我们同时在做A和B两件事。这就是著名的进程模型。

这看上去很炫酷,但实际上并没有任何卵用。因为A,B两件事你都得做完不是?不论你是做完A再做B还是来回切换,花得时间应该是一样的。甚至还要更多,因为还要考虑到上下文切换的开销。所以我第一次学到并发进程模型的时候,心里是一万个白眼。

但是,如果计算机内部不止CPU一个部件在工作呢?如果A这件事CPU可以分派给其他部件帮它完成呢?情况是不是就完全不一样了?系统IO正好是这样一个完美的例子。

对于磁盘IO,真实发生的场景可能是这样的:

当然我们也可以到网上下载苍老师的作品,这就是网络IO。但情况基本是一样的,CPU童鞋在等小电影的过程中,打了一局撸啊撸。

所以,正因为这样派发任务,通讯,等待的过程,并发系统才彰显出它的意义。当然实际过程可能比这个复杂一万倍。比如CPU是不会直接和硬盘对话的,他们之间有个中间人,叫DMA(Direct Memory Access)芯片.

这个过程,对应下图(图源:《UNIX网络编程》),看到application这一列时间线了吗?aio_read操作之后,都是空白,CPU就不管了,可以做其他事去了。 blockingIO 假设原先读取文件CPU需要傻等50纳秒。现在尽管两次上下文切换要各消耗5纳秒。CPU还是赚了40纳秒时间片。