io_uring

io_uring 是 2019 年 5 月发布的 Linux 5.1 加入的一个重大特性 —— Linux 下的全新的异步 I/O 支持，希望能彻底解决长期以来 Linux AIO 的各种不足。

原理介绍和分析

io_uring基于两个无锁环形缓冲区构建，即提交队列和完成队列，这些缓冲区在用户空间和内核空间之间共享。用户将新的提交队列条目（SQE），如接收（recv）和发送操作，插入到提交队列中。插入到队列中不需要任何系统调用。为了通知内核提交队列中的新条目，io_uring_enter系统调用在内核端以非阻塞方式处理这些条目，直到请求被传输到网络或存储设备。该设备使用中断请求（IRQ）通知内核操作已完成。请求在中断期间被处理，并放置在完成队列中。为了检查请求是否成功，用户定期查看可用的完成队列条目（CQE）。研究发现，io_uring在存储应用程序中非常高效，但在网络任务中的研究较少。

io_uring 实现异步 I/O 的方式其实是一个生产者-消费者模型：

• 用户进程生产 I/O 请求，放入提交队列（Submission Queue，后续简称 SQ）；
• 内核消费 SQ 中的 I/O 请求，完成后将结果放入完成队列（Completion Queue，后续简称 CQ）；
• 用户进程从 CQ 中收割 I/O 结果。

SQ 和 CQ 是内核初始化 io_uring 实例的时候创建的。为了减少系统调用和减少用户进程与内核之间的数据拷贝，io_uring 使用 mmap 的方式让用户进程和内核共享 SQ 和 CQ 的内存空间。

使用场景和性能

使用