Linux实现异步IO的方法：epoll，posix aio，libaio，io_uring

本文主要是介绍Linux实现异步IO的方法：epoll，posix aio，libaio，io_uring，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Linux中异步IO的实现方式大概有以下几种：

1. epoll

熟悉网络编程的人可能会想到select，poll，epoll这些异步IO的方式，但实际上这些方式叫做非阻塞IO，用于把网络读写的阻塞变成非阻塞，并不是实际意义上的异步IO。因此Epoll这些只能用于实现非阻塞的Socket IO，无法用于异步的Storage IO。
因为只有网络IO才存在阻塞的情况（也即，这个网络文件描述符是否准备好被读写?），因此你不知道网络的对方何时给你发送消息；而Storage IO则不存在这种现象，要读取的硬盘数据一直准备好被读写，因此不存在阻塞的情况。
详细的解释可以看这篇文章：https://www.pulpcode.cn/2021/04/03/regular-files-with-epoll/
关于阻塞，非阻塞，同步，异步的概念可以参考这篇文章：https://blog.csdn.net/weixin_45888152/article/details/125699347

2. POSIX AIO

首先，POSIX AIO的API在<aio.h>中，并且在编译的时候需要link librt(-lrt)。POSIX AIO 本质上在是在用户级别上实现的，它在多个线程中执行正常的阻塞 I/O，因此给人一种 I/O 是异步的错觉。这样做特点是：
▶ 它适用于任何文件系统
▶ 它（基本上）可以在任何操作系统上运行
▶ 它适用于启用缓冲的文件（即不设置 O_DIRECT 标志）
而主要缺点是IO队列深度（即实际可以执行的未完成操作数）受所选线程数的限制。

3. LibAIO（kernel AIO）

libaio是在内核中实现的一套异步IO方式，它不是基于多线程实现的，一般也叫做kernel AIO。Libaio的APIs在<libaio.h>中，在编译的时候需要link libaio(-laio)。内核AIO(即io_submit()等)是内核对异步I/O操作的支持，其中io请求实际上在内核中排队，按照拥有的任何磁盘调度器排序，可能其中一些请求作为异步操作(使用TCQ或NCQ)被转发(以某种最优顺序)到实际磁盘。这种方法的主要限制是，并不是所有的文件系统都能很好地使用异步I/O(并且可能会退回到阻塞语义)，并且文件必须使用O_DIRECT打开，这对I/O请求有很多其他限制。如果无法使用O_DIRECT打开文件，它可能仍然“工作”，因为您可以获得正确的数据，但它可能不是异步完成的，而是回落到阻塞语义。

实际上，原生的 Linux AIO 有蠻多大大小小的问题，所以并不是真的太流行，linus也痛骂过AIO的设计：

4.io_uring

待补充，参考资料1，参考资料2

这篇关于Linux实现异步IO的方法：epoll，posix aio，libaio，io_uring的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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