Linux AIO

libaio

Linux从2.6的kernel开始提供aoi，系统调用的直接使用是通过汇编，使用int中断指令或者专用的syscall指令，但是gnu的glibc没有提供aoi系统调用的c语言调用封装，oracle提供了一个简单封装libaio。
主要有5个调用配合使用。

• int io_setup(unsigned nr_events, aio_context_t *ctxp);

//linux/aio_abi.h

typedef unsigned long aio_context_t;

创建内核中的ctx，用户空间得到ctx的id，通过long*操作

• asmlinkage long sys_io_submit(aio_context_t ctx_id, long nr, struct iocb __user * __user *iocbpp)
• asmlinkage long sys_io_getevents(aio_context_t ctx_id, long min_nr, long nr, struct io_event __user *events, struct timespec __user *timeout)

参数：

(1)ctx_id：AIO上下文句柄；

(2)min_nr：至少收集min_nr个已经完成的IO请求才返回；

(3)nr：最多收集nr个已经完成的IO请求；

(4)timeout：等待的时间

(5)events：由应用层分配，内核将完成的io_event拷贝到该缓冲区，所以，events数组要保证至少有nr个io_event。

• io_getevent
• io_cancel

glibc的假异步io

glibc通过线程处理io请求实现假的异步io，性能感人。

else point

• O_DIRECT表示直接访问directly access disk，也就是没有cache，不是所有的文件系统都支持真正的directly，通过这种方式打开fd使用AIO才有意义

• epoll中的e表示event。

epoll中的epoll_wait是阻塞的。可以发现在等待结果的时候大多数api或者syscall都是阻塞的。

阻塞io到非阻塞io到aio的发展逻辑

最开始只有阻塞io，首先open调用得到的fd，然后read(fd,data)/write(fd,data)，不一定是随时都是可以rw的，阻塞的时候当前线程无法推进，任务完成受阻。

• select/poll
  所有多了一个select/poll可以用来查询哪些fd是可以立即rw的，不需要被阻塞，只有select、poll的时候被阻塞。

• epoll
  监听或者查询的fd的集合每次都要从用户空间复制到内核，而epoll不需要复制整个集合，因为等价功能的数据本来就保存在内核空间

• aio
  虽然select poll epoll省去了fd可以rw之前的等待时间，但是后续在整个read和write的调用过程中，还是必须针对每一个fd的read、write完成才会返回。aio在write的时候io_submit提交一个write请求，立即就返回了，不用等内核把数据真正写出去，而真正是否写出去的结果，通过io_getevent，只有这个是阻塞的，也可以设置timeout。
  所以aio真正指的是真正的read和write的过程。也就是data从mem到外设的过程不阻塞进程。