使用Go进行io_uring的动手实践( 二 ) 作者:秃头大哥出处:在Linux中

地址：对于我们的 readv 调用，它将创建一个缓冲区（或向量）数组以将数据读入其中。因此，地址字段包含该数组的地址。

Length ：向量数组的长度。

用户数据：一个标识符，用于将我们的请求从完成队列中移出。请记住，不能保证完成结果的顺序与SQE相同。那会破坏使用异步API的全部目的。因此，我们需要一些东西来识别我们提出的请求。这达到了目的。通常，这是指向一些保存有请求元数据的结构的指针。

在完成方面，我们从CQ获得完成队列事件（CQE）。这是一个非常简单的结构，其中包含：

结果：的返回值 readv syscall。如果成功，它将读取字节数。否则，它将具有错误代码。
用户数据：我们在SQE中传递的标识符。

这里只需要注意一个重要的细节：SQ和CQ在用户和内核之间共享。但是，尽管CQ实际上包含CQE ，但对于SQ而言却有所不同。它本质上是一个间接层，其中SQ数组中的索引值实际上包含保存SQE项的实际数组的索引。这对于某些在内部结构中具有提交请求的应用程序很有用，因此允许它们在一个操作中提交多个请求，从本质上简化了的采用 io_uring API。
这意味着我们实际上在内存中映射了三件事：提交队列，完成队列和提交队列数组。下图应使情况更清楚：

文章插图
现在，让我们重新访问的 flags 之前跳过字段。正如我们所讨论的， CQE条目可能完全不同于队列中提交的条目。这带来了一个有趣的问题。如果我们要一个接一个地执行一系列I / O操作怎么办？例如，文件副本。我们想从文件描述符中读取并写入另一个文件。在当前状态下，我们甚至无法开始提交写入操作，直到看到CQ中出现读取事件为止。那就是的地方 flags 进来。
我们可以设置 IOSQE_IO_LINK 在 flags 现场以实现这一目标。如果设置了此选项，则下一个SQE将自动链接到该SQE ，直到当前SQE完成后它才开始。这使我们能够按所需方式对I / O事件执行排序。文件复制只是一个示例。从理论上讲，我们可以链接任何彼此系统调用，直到在未设置该字段的情况下推送SQE ，此时该链被视为已损坏。
系统调用通过对简要概述 io_uring 操作方式的，让我们研究实现它的实际系统调用。只有两个。

int io_uring_setup(unsigned entries, struct io_uring_params *params);

的 entries 表示SQEs的数量为该环。params 是一个结构，其中包含有关应用程序要使用的CQ和SQ的各种详细信息。它向该返回文件描述符 io_uring 实例。

int io_uring_enter(unsigned int fd, unsigned int to_submit, unsigned int min_complete, unsigned int flags, sigset_t sig);

该调用用于向内核提交请求。让我们快速浏览以下重要内容：
fdto_submitmin_complete精明的读者会注意到，中具有 to_submit 和 min_complete 在相同的调用意味着我们可以使用它来仅提交，或仅完成，甚至两者！这将打开API ，以根据应用程序工作负载以各种有趣的方式使用。
轮询模式对于延迟敏感的应用程序或具有极高IOPS的应用程序，每次有可用数据读取时让设备驱动程序中断内核是不够高效的。如果我们要读取大量数据，那么高中断率实际上会减慢用于处理事件的内核吞吐量。在这些情况下，我们实际上会退回轮询设备驱动程序。要将轮询与一起使用 io_uring，我们可以设置 IORING_SETUP_IOPOLL 在标志 io_uring_setup 呼叫中，并将轮询事件与的保持一致 IORING_ENTER_GETEVENTS 设置 io_uring_enter 呼叫中。
但这仍然需要我们（用户）拨打电话。为了提高性能，，io_uring 它还具有称为“内核侧轮询”的功能通过该功能，如果将设置为 IORING_SETUP_SQPOLL 标志 io_uring_params，内核将自动轮询SQ以检查是否有新条目并使用它们。这基本上意味着我们可以继续做所有的I /我们想?不执行甚至一个 单一的。系统。打电话。这改变了一切。
但是，所有这些灵活性和原始功率都是有代价的。直接使用此API并非易事且容易出错。由于我们的数据结构是在用户和内核之间共享的，因此我们需要设置内存屏障（神奇的编译器命令以强制执行内存操作的顺序）和其他技巧，以正确完成任务。
幸运的是，的创建者Jens Axboe io_uring 创建了一个包装器库，liburing 以帮助简化所有操作。使用 liburing，我们大致必须执行以下步骤：