unix - 非阻塞系统调用和模式切换

Question

假设我们调用异步 IO 的系统调用。调用系统调用时，模式从用户态转变为内核态。调用后，模式应立即更改回用户模式，以便用户应用程序可以进一步执行(因为它是非阻塞的)。

现在，如果模式更改为用户模式，那么当模式从内核更改为用户模式时，内核将如何处理 IO？内核会在用户模式下执行异步IO吗？

Answer 1

IO 意味着两种不同的事物(在两个不同的抽象级别):

• 从应用的角度来看，从process运行于user-mode ，调用任何system call (在 Linux 的 syscalls(2) 中列出)与输入或输出相关，例如read(2) , .... 请注意 aio_read(3)未列为系统调用(它是使用其他系统调用的某些库函数，请参阅 aio(7) )。

• 在原始硬件上，任何向实际 IO 设备(例如 SATA 磁盘、USB 端口等)发送数据(或命令)的物理输入或输出操作

进程的异步或同步 IO 意味着只调用系统调用的一些合适的子集，因为系统调用是进程与内核交互的唯一方式，而且在用户模式下没有物理IO可以直接实现。

阅读 Operating Systems: Three Easy Pieces (可免费下载)以更好地了解操作系统。

Will kernel perform asynchronous IO in user mode ?

这显示出一些困惑。实际上，在内核内部，物理 IO 通常(并且可能总是)由 interrupt handlers 发起。 (可能会配置一些 DMA 等...)。硬件interrupt将处理器切换到“内核模式”(实际上 supervisor 的 ISA 模式)。

阻塞系统调用(例如 read(2) 当需要物理 IO 时，因为数据不在 page cache 中)不会阻塞整个计算机:只是调用进程变得“阻塞”，因此被重新调度。内核将调度一些其他可运行的进程。很久以后，在让内核处理许多中断之后，被阻塞的进程将变得可运行，并且可以重新调度运行。

进程本身(与 files )是主要的 abstractions 之一。 (由 kernel 提供)到应用程序代码。

换句话来说，在概念层面上，内核scheduler编码为 continuation-passing style .

另请参阅kernelnewbies和 OSDEV .