火爆全网的io_uring，即将挑战NIO霸主地位

后端

2024-01-22 10:25:33

io_uring：NIO 的最强劲挑战者

在网络编程领域，NIO（非阻塞 I/O）技术凭借其高吞吐量和并发的优势广受欢迎。然而，NIO 也存在编程模型复杂、开发难度大等痛点，一定程度上限制了它的应用。

io_uring 的横空出世，对 NIO 构成了巨大的挑战。 io_uring 是一种基于 Linux 内核原生支持的全新 I/O 技术，以其更低延迟、更高吞吐量和更简单的编程模型而著称。

io_uring 的优势

1. 更低的延迟

io_uring 采用异步 I/O 机制，当 I/O 操作发出后，应用程序可立即返回，无需等待操作完成。内核通过事件通知机制在操作完成后通知应用程序，大幅减少等待时间，降低延迟。

2. 更高的吞吐量

io_uring 使用多线程机制，允许应用程序同时执行多个 I/O 操作，提升并发性。此外，io_uring 还采用零拷贝技术，减少数据在用户空间和内核空间之间的复制，进一步提高吞吐量。

3. 更简单的编程模型

io_uring 的编程模型简洁易懂，可用于各种类型的 I/O 操作。同时，io_uring 提供丰富的示例代码，助开发者快速上手。

io_uring 的应用场景

1. 高性能服务器

io_uring 非常适合构建高性能服务器，能满足其对低延迟和高吞吐量的要求。谷歌、亚马逊和微软等巨头已在高性能服务器中采用 io_uring。

2. 并发编程

io_uring 的异步 I/O 和多线程机制可显著提升应用程序的并发性。许多并发编程框架，如 libuv 和 libevent，已集成 io_uring。

3. 系统调用

io_uring 可用于系统调用，提供高性能的系统调用机制。Linux、FreeBSD 和 OpenBSD 等操作系统已采用 io_uring。

io_uring 的未来

io_uring 是极具潜力的 I/O 技术，有望成为服务器开发的标配利器。其优势显著，包括更低延迟、更高吞吐量、更简单的编程模型。目前，io_uring 仍在发展早期，但已获得众多企业的认可和支持。未来，io_uring 将极有可能成为服务器开发的主流技术。

代码示例

以下示例展示了如何使用 io_uring 进行网络 I/O：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/io_uring.h>

int main() {
  int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

  // 创建 io_uring 实例
  struct io_uring ring;
  io_uring_queue_init(8, &ring, 0);

  // 创建 io_uring 请求
  struct io_uring_sqe* sqe = io_uring_get_sqe(&ring);
  io_uring_prep_accept(sqe, sockfd, NULL, 0);

  // 提交 io_uring 请求
  io_uring_submit(&ring);

  // 等待事件通知
  struct io_uring_cqe* cqe;
  io_uring_wait_cqe(&ring, &cqe);

  // 处理完成的请求
  if (cqe->res > 0) {
    // 已建立新连接
  }

  // 释放 io_uring 资源
  io_uring_cqe_seen(&ring, cqe);
  io_uring_queue_exit(&ring);
  close(sockfd);

  return 0;
}