图解计算机底层IO过程及JavaNIO

CPU 简单理解为 计算机处理运算的单元 (大脑) 

磁盘  简单理解为 绝大多数文件持久化存储的地方,从磁盘中IO寻找东西需要转磁头啊 寻址啊 总之就是很慢

内存  简单理解为 为了方便CPU拿数据给进程用,临时存在这。能存储的数据量很小,但是很快啊,啪的一下就能把数据取出来。

内核空间,用户空间  是操作系统层面的,一般进程只能操作用户空间,需要的时候 必须切换到内核空间才能和内存和磁盘交互。

了解详情  虚拟内存与Linux层级结构

 虚拟内存 顾名思义 并不是不是真实的内存地址,分为内核空间,用户空间 所占比例 1:3

通过页表映射,映射到内存的实际物理地址页 

各种应用进程在用户空间中,不能直接调用系统资源,需要通过系统接口切换成内核态。

JVM进程想从内存中读取数据过程

1. 先去找JVM对应的虚拟内存地址

2. 找到虚拟内存地址对应的内存物理地址页,看看数据是否在

3. 如果数据不在 就缺页中断,去磁盘里找,找到了刷入内存。如果物理内存满了,依据LRU算法,将淘汰的数据刷入磁盘缓冲区

JVM想从磁盘中读取 fuxk.txt文本文件时过程

1. 通过磁盘驱动器,从磁盘中寻址找到数据,暂存在磁盘缓冲区

2. 磁盘缓冲区将数据拷贝到内核缓冲区

3. 内核缓冲区将数据拷贝到用户缓冲区

4. 用户缓冲区将数据拷贝到JVM的内存空间

优化的痛点和难点就在于 磁盘IO 和网络IO占用了时间和大量的开销

优化 出发点在于: 1.尽量减少磁盘IO和网络IO的次数  2. 尽量减少IO的大小

JavaNIO

创建一块堆外内存,直接受操作系统管理,分配地址和释放基于malloc和free函数。

通过一条Channel通道,直接将JVM内存与堆外内存通道打通,减去了拷贝的这一过程。

原来的内核缓冲区与用户缓冲区之间的拷贝 变成了内核缓冲区与堆外内存的拷贝。

  

MappedByteBuffer 内存映射  主要利用了页缓存

将堆外内存直接映射到一块磁盘物理地址;

关联到虚拟内存页表,页表映射的内存物理地址没有直接缺页中断,切换到内核态缺页操作去磁盘找,找到了放进内存物理地址,堆外内存映射过去就有了,JVM内存也直接能看到了

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