Assembly IO请求排队

这是关于等待IO的调用，允许上下文切换，或非阻塞调用模型：

它们究竟是如何在操作系统中实现的

底层设备如何在指令级别上工作？例如，存储和网络硬件的确切CPU指令

一个设备一次可以挂起多少IO指令

在操作系统（例如Linux和Windows）中，一次可以排队处理多少IO请求？在何处查找其他操作系统的此信息

编辑：这是一个既广泛又具体的问题。这是关于IO设备和CPU的，操作系统使用它来完成任务-所以请回答你能回答的问题。这也是关于内存的，因为每个IO操作都涉及数据的内存（如果不是寻址的话）。x86和/或广泛分类的答案就可以了。对于设备，您可以选择x86上的网络/存储

一般来说，阻塞I/O调用可以做到这一点：1）将进程/线程放在等待I/O完成的进程/线程列表上，2）将其标记为不可运行，3）调用上下文开关。由于发出阻塞调用的线程现在被标记为不可运行，因此操作系统的调度程序将永远不会计划它在CPU上运行，直到I/O操作完成，并且该线程再次被标记为可运行。这就是“阻塞”的实际含义

Linux有一个用于非阻塞I/O调用的接口，其工作原理大致如下：您的程序首先进行系统调用以创建“异步I/O上下文”。这是一个对象，其中包含一个队列，用于在I/O操作完成时生成的通知事件。内核传回一个AIO上下文标识符，您的程序在进行后续调用时使用该标识符。然后，当您想要执行一些I/O时，您可以进行另一个系统调用来“提交”异步I/O操作以供执行。您可以提交任意数量的内容。完成后，通知将累积在AIO上下文的事件队列中。稍后，只要您愿意，就可以进行另一个系统调用以从该队列检索通知

（有趣的是，尽管Linux支持这些系统调用已有一段时间了，但Glibc仍然没有使用它们！Glibc通过内部生成工作线程并在工作线程中执行阻塞I/O操作来实现非阻塞I/O！）

基本上有3例。在x86上，有

IN

和

OUT

指令用于向硬件设备传输1/2/4字节或从硬件设备传输1/2/4字节。x86有一个特殊的16位地址空间，用于这些指令访问的“I/O端口”。（我不知道其他架构是否也有特殊的I/O地址空间。）即使在x86上，也不是所有硬件设备都映射到该I/O地址空间。有些使用常规内存地址空间。在这种情况下，您可以使用普通

MOV

指令或任何其他访问内存的指令向它们传输数据。第三种情况是使用DMA（直接内存访问）时。基本上，您可以使用前面提到的两种方法之一向硬件设备发送某种命令，告诉它：“从地址Y开始，将X字节直接传输到RAM”。然后，设备直接通过系统总线发送请求的数据，并将其存储在RAM中，而无需CPU的任何干预。当它完成时，通常会发出一个中断来让您知道

这完全取决于设备。没有一般性的答案

好吧，这是我能给你的最接近答案的东西，对于Linux。在Linux中，每个存储设备都有自己的未完成I/O请求队列。这些队列中的每个队列都有一个名为

nr_requests

的变量，该变量是它将持有的未完成I/O请求的最大数量。通过打印出以下伪文件，您可以找到硬盘驱动器的值：

/sys/block//queue/nr\u requests

。默认值似乎是128。从读取源代码来看，128似乎也是最大值（？）

后记：如果您正在考虑编写一些超高性能的I/O服务器应用程序，或者其他什么，请在您感兴趣的所有OSs和硬件平台上进行基准测试！您可以编写两个简单的测试程序，生成一组线程（使数量可配置），并以每秒（可配置）的速率启动（可配置）数量的I/O操作。观察它们完成所需的时间、测试运行时服务器的响应方式以及出错的操作数。

1。它们究竟是如何在操作系统中实现的？ 提出请求

让我们看看在设备上调用写操作时会发生什么

您要求运行时执行文件写入

最后运行时调用一个系统调用

内核将定位与您写入的设备关联的驱动程序/模块

驱动程序/模块执行其操作，并可将请求转发给其他驱动程序/模块

最后一个驱动程序/模块专门处理硬件设备、记录请求并发送写入命令

将任务置于睡眠状态 最后一个驱动程序/模块返回一个状态代码，以便通知其调用者发生了什么。为简单起见，假设返回状态仅为：成功、失败、挂起。
通过返回挂起，驱动程序/模块通知请求正在进行。
控件从5返回。到2。其中内核被赋予写入的返回状态。
如果是成功或错误，则返回用户空间，指示成功或失败。但是，如果它处于挂起状态，它会将程序标记为等待IO（通过使用任何操作系统特定的方法）。
这是关键点，一个正在等待的任务没有计划，即使它没有其他事情可做。
从1开始。到五点。内核可以（在大多数操作系统中，并且只有当