Как работает io_uring для асинхронного ввода-вывода в Linux?

Io_uring — интерфейс ядра Linux для асинхронных операций ввода-вывода. xakep.ru Он был представлен в 2019 году в версии 5.1 для решения проблем производительности и масштабируемости в традиционной системе ввода/вывода. xakep.ru

Работа io_uring основана на использовании кольцевых буферов, которые совместно используются программами и ядром системы. xakep.ru Запросы ввода-вывода ставятся в очередь и обрабатываются асинхронно. xakep.ru

Процесс работы включает следующие этапы: sumofbytes.com

1. Очередь отправки (SQ). sumofbytes.com Приложения отправляют запросы ввода-вывода в эту очередь, указывая тип операции (чтение, запись и т. д.) и соответствующие параметры (файловый дескриптор, расположение буфера, смещение и т. д.). sumofbytes.com Эта очередь находится в пользовательском пространстве. sumofbytes.com
2. Очередь завершения (CQ). sumofbytes.com После обработки отправленных запросов ядро помещает события завершения в эту очередь, указывая статус и результат каждой операции ввода-вывода. sumofbytes.com Эта очередь также находится в пользовательском пространстве. sumofbytes.com
3. Обработка ядром. sumofbytes.com Ядро эффективно обрабатывает операции ввода-вывода асинхронно, минимизируя контекстные переключения и копирование данных между пользовательским и ядром. sumofbytes.com Оно управляет очередями отправки и завершения, обеспечивая оптимальное выполнение операций ввода-вывода. sumofbytes.com

Некоторые преимущества использования io_uring:

• Улучшение производительности. sumofbytes.com Асинхронный ввод-вывод позволяет приложению продолжать обработку других задач, ожидая завершения операций ввода-вывода. sumofbytes.com
• Масштабируемость. sumofbytes.com Асинхронный ввод-вывод позволяет приложениям обрабатывать большое количество одновременных операций ввода-вывода без ограничений традиционных синхронных моделей. sumofbytes.com