Linux 和 I/O 完成端口？

问题描述：

使用 winsock，您可以配置套接字或单独的 I/O 操作以“重叠”。这意味着执行 I/O 的调用会立即返回，而实际操作则由单独的工作线程异步完成。

Winsock 还提供“完成端口”。据我所知，完成端口充当句柄（套接字）的多路复用器。如果句柄不在 I/O 操作中，即如果其所有 I/O 操作都已完成，则可以对其进行多路分解。

那么，我的问题是...Linux 是否支持完成端口甚至套接字的异步 I/O？

解决方案 1：

如果您正在寻找与 IOCP 完全相同的东西，那么您将找不到它，因为它不存在。

Windows 使用完成时通知模型（因此称为 I/O完成端口）。您可以异步启动某些操作，并在该操作完成后收到通知。

Linux 应用程序（以及大多数其他类似 Unix 的应用程序）通常使用就绪通知模型。您会收到一个通知，告知套接字可以无阻塞地读取或写入。然后，您可以执行 I/O 操作，该操作不会阻塞。

使用此模型，您不需要异步I/O。数据会立即复制到套接字缓冲区中/从中复制出来。

这种编程模型有点棘手，这就是为什么会有 libevent 这样的抽象库。它提供了一个更简单的编程模型，并抽象出了所支持操作系统之间的实现差异。

Windows 中也有一个就绪通知模型（select 或 WSAWaitForMultipleEvents），您可能之前已经看过。它无法扩展到大量套接字，因此不适合高性能网络应用程序。

不要因此而气馁 - Windows 和 Linux 是完全不同的操作系统。在一个系统上扩展性不好的东西在另一个系统上可能运行得很好。这种方法实际上在 Linux 上运行得很好，其性能与 Windows 上的 IOCP 相当。

解决方案 2：

IOCP 在各种 UNIX 平台上发音为“异步 I/O”：

• POSIX AIO是标准

• 内核 AIO、epoll和io_uring似乎是 Linux 特有的实现

• Kqueue是 *BSD 和 Mac OSX 实现

• 消息传递接口 (MPI)是高性能计算的一个选项

• 强制性 Boost 参考 - Boost.Asio

解决方案 3：

使用 boost::asio。毫无疑问。它的学习难度不大，但它是跨平台的，并且会自动使用最适合您编译的系统的方法。没有理由不这样做。

我知道这不能完全回答你的问题，但这是我能给出的最好的建议。

解决方案 4：

那么，我的问题是...Linux 是否支持完成端口甚至套接字的异步 I/O？

关于套接字，在 5.3 及更高版本的内核中，Linux 具有类似于完成端口的形状io_uring（对于文件/块设备的io_uring支持出现在 5.1 内核中）。

解决方案 5：

可能有点晚了，但这个答案是为了完整性。

自 2020 年 (v5.11) 起，Linux 引入了io_uring与 Windows 上的完成端口语义类似但 API 截然不同的完成端口。在其中，您可以使用read()或排队操作，并在操作完成后通过获取通知。write()`struct io_uring_sqe`struct io_uring_cqe

它还严重依赖于struct iovec，因此建议熟悉该结构和相关 API。有一个很小的 ​​Linux 专用库，名为 ，liburing它使访问内核 API 变得容易得多。

解决方案 6：

阅读 Google 的博客文章libevent，可以使用异步 IO 在 Unix 上实现 IOCP 语义，但不能直接使用 IOCP 实现异步 IO 语义，

http://google-opensource.blogspot.com/2010/01/libevent-20x-like-libevent-14x-only.html

举个使用 BSD 套接字 API 的跨平台异步 IO 示例，请查看最近在 LWN.net 上发布的 ZeroMQ，

http://www.zeromq.org/

LWN 文章，

http://lwn.net/Articles/370307/

解决方案 7：

Boost ASIO 使用 epoll（Reactor 模式）在 Linux 上实现 Windows 风格的 IOCP（Proactor 设计模式）。请参阅 http://think-async.com/Asio/asio-1.5.3/doc/asio/overview/core/async.html