[TOC]
| pwritev | select | epoll | AIO | io_uring | |
|---|---|---|---|---|---|
| I/O模型 | 同步 - 阻塞 | 同步 - 多路复用 | 同步 - 多路复用 | 异步 - 非阻塞 | 异步 - 非阻塞 |
| 发布 时间 |
Linux 2.6.30 | 4.2BSD | Linux 2.5.66 | glibc 2.1 (1999) | Linux 5.1 |
| 主要 优点 |
多线程的 分散读和集中写 |
内核去遍历fd | 使用系统中断来代替遍历 | 非阻塞 | 支持文件或网络 高效 |
| 主要缺点 | 同步，并发量低 | 需要遍历，导致并发量不够高 | 不支持文件 | 效率一般 不支持网络 |
较少应用 |
鉴于目前在 Linux 系统上，应用最多且性能较好的 API 是 epoll，所以此部分主要将 io_uring 与 epoll 进行对比。
相比起基于 I/O 多路复用模型的epoll，io_uring 才是真正的异步非阻塞。拿快递来举例的话，同步模型就是你从在电商平台下单前，就在你家楼下一直等，直到快递公司把货送到楼下，你再把东西带上楼。epoll 类似于你下单，快递公司送到楼下，通知你可以去楼下取货了，这时你下楼把东西带上来。虽然不需要在楼下等了，但你仍需要下楼，而io_uring则是直接送到家门口，是完全的非阻塞。
处于起步阶段，大部分功能还在开发中。缺少可靠的应用案例，可能有坑。
主要用于异步对套接字进行读写操作，通过减少同步阻塞时间和减少内存复制次数来提高并发性能。
已经有人提了PR，但还没开发完成，未被marge。
有人提了issue，作者考虑在2.2版本中加入支持。
通过补丁的方式来使用liburing优化Nginx，PR已被marge。
测试机器为单核cpu的虚拟机，系统为 Linux 5.7.8-1.el7
源代码以及压测程序以开源在 https://github.com/chen622/uring-server
压测时使用 Jmeter 进行，每次使用100个线程来模拟100个用户在10秒内访问网站，单次共持续30秒，测试结果如下表所示：
| 测试结果 | epoll | uring |
|---|---|---|
| 样本数 | 22544 | 23168 |
| 平均响应时间 | 118 | 113 |
| 中位数 | 18 | 18 |
| 90% | 19 | 20 |
| 95% | 20 | 21 |
| 99% | 2123 | 2120 |
| 最大响应时间 | 24304 | 21307 |
| 异常 | 0.15% | 0.16% |
| 标准偏差 | 1035.81 | 989.72 |
| 吞吐量 | 592.8/sec | 615/sec |
| 峰值吞吐量 | 740/sec | 730/sec |
为与go语言提供的net包进行对比，又对代码进行了修改，不再去文件中载入HTML内容，改为直接使用静态值。同时给客户端设定了5000ms连接超时，3000ms处理超时的配置。
| 测试结果 | epoll | uring | golang |
|---|---|---|---|
| 样本数 | 22825 | 23168 | 56296 |
| 平均响应时间 | 111 | 112 | 44 |
| 中位数 | 18 | 18 | 42 |
| 90% | 20 | 20 | 55 |
| 95% | 315 | 313 | 60 |
| 99% | 3004 | 3016 | 105 |
| 最大响应时间 | 6002 | 6003 | 130 |
| 异常 | 1.15% | 1.16% | 0.00% |
| 标准偏差 | 534 | 537 | 13.1 |
| 吞吐量 | 717.7/sec | 713.7/sec | 1878.5/sec |
go语言在Linux中使用了epoll来进行io复用，对比后可确定epoll和uring的测试瓶颈不在于网络等其他因素。
通过打补丁使nginx支持io_uring，测试其性能是否有提升。测试内容为载入一个300KB+的HTML文件，使用jmeter模拟300个用户在5秒内访问，并持续30s。
| 平均 | 标准差 | 异常 | 吞吐量 | |
|---|---|---|---|---|
| sendfile | 788 | 177.63 | 0% | 346 |
| uring | 843 | 330.93 | 0% | 322 |
| aio | 890 | 993 | 2.73% | 294 |
| aio+theadpool | 844 | 619.19 | 0% | 321 |
| none | 881 | 0% | 310 |
https://linux.die.net/man/2/pwritev
https://linux.die.net/man/2/select
https://linux.die.net/man/7/epoll
https://linux.die.net/man/7/aio
https://www.mankier.com/2/io_uring_enter
原生的 Linux 异步文件操作，io_uring 尝鲜体验 https://www.jqhtml.com/44513.html