IOhantering

IOhantering är processen att organisera och optimera in- och utdataoperationer i ett datorsystem. Den koordinerar dataöverföringar mellan CPU, minne, lagringsenheter och kringutrustning och understöds vanligtvis av operativsystemets I/O-subsystem, enhetshårdvaran och drivrutinerna.

Kärnkomponenter inkluderar enhetsspecifika drivrutiner som översätter programförfrågningar till hårdvarukommandon, kärnans I/O-subsystem som hanterar köer, buffring och prioritering, samt filsystemet och användarlandets bibliotek som ger programvaran ett gränssnitt genom systemanrop som open, read, write, close och ioctl. Data kan överföras i blockeringstil eller icke-blockerande stil, och även asynkront.

Viktiga tekniker inom IOhantering inkluderar buffring och caching för att dölja latens, DMA (direktminnesåtkomst) för att flytta data utan att belasta processorn, samt avbrott som signalerar färdig data. IO-schemaläggning används för att bestämma ordning på överföringarna och olika överföringsgränssnitt, såsom minnesmappad I/O eller traditionell portbaserad I/O, samt asynkron eller eventbaserad åtkomst via olika API:er.

Prestanda och rättvisa är centrala målsättningar: IO-hanteringen försöker balansera genomströmning, latens och rättvisa mellan olika enhetstyper och processer. Vid hård konkurrens mellan flera I/O-källor används ofta köscheman och QoS-prioriteringar för att undvika starvation och för att uppfylla krav på olika enheter.

Trender och exempel: moderna system förlitar sig på snabb lagring som NVMe och stöd för asynkron I/O samt nya gränssnitt som Linux io_uring eller Windows IOCP för effektiv I/O. Säkerhet och åtkomstkontroll är också viktiga inslag i IOhanteringen.