电子兼职网站建设,网站安全和信息化建设,网站开发实用技术pdf,刷百度关键词排名优化目录 前言 五种IO模型 阻塞IO 非阻塞IO 信号驱动IO IO多路转接 异步IO 小结 同步通信 vs 异步通信 阻塞 vs 非阻塞 其他高级IO 非阻塞IO fcntl函数 代码测试 高级IO#x1f337; 前言 IO#xff1a;所谓的I便是 input#xff0c;所谓的O便是 output#xff0c;简单点来说 前言 IO所谓的I便是 input所谓的O便是 output简单点来说我们平常使用键盘打字便是I内容显示到显示器上便是O 我们知道我们打字的速度相对于计算机的CPU来说是非常慢的因此CPU执行的业务如果IO 操作非常多的话那么CPU在很长时间都是处于等待状态的 可能大家对IO的整个过程不是特别了解我将在此画一张图帮助大家更好的理解IO的大体过程 可能大家会有这样一个误区我们使用write系统调用接口是直接将数据发送至网络中的使用read系统调用接口是直接从网络中取数据的但其实不是如此
在传输层中是存在着发送缓冲区和接收缓冲区的我们使用read/recv系统调用接口是从发送缓冲区中读取数据的使用write/send等系统调用接口是将数据先存到发送缓冲区中的 发送缓冲区和接收缓冲区是存在水位线的当发送缓冲区的数据超过水位线时数据将被发送至网络当接收缓冲区的数据超过水位线时数据将被上层应用所读取 实际上IO等拷贝 高级IO的本质减少等待的时间 五种IO模型 同步IO 阻塞IO非阻塞IO信号驱动IOIO多路转接 异步IO 阻塞IO 阻塞IO在内核将数据准备好之前, 系统调用会一直等待 所有的套接字, 默认都是阻塞方式. 阻塞 IO 是最常见的 IO 模型 . 非阻塞IO 非阻塞IO如果内核还未将数据准备好, 系统调用仍然会直接返回, 并且返回EWOULDBLOCK错误码. 非阻塞 IO 往往需要程序员循环的方式反复尝试读写文件描述符 , 这个过程称为 轮询 . 这对 CPU 来说是较大的浪费 , 一般只有特定场景下才使用. 信号驱动IO 信号驱动IO内核将数据准备好的时候, 使用SIGIO信号通知应用程序进行IO操作. IO多路转接 IO多路转接虽然从流程图上看起来和阻塞IO类似 实际上最核心在于IO多路转接能够同时等待多个文件描述符的就绪状态. 异步IO 异步IO: 由内核在数据拷贝完成时, 通知应用程序 (而信号驱动是告诉应用程序何时可以开始拷贝数据). 小结 任何IO过程中, 都包含两个步骤. 第一是等待, 第二是拷贝. 而且在实际的应用场景中, 等待消耗的时间往往都远远高于拷贝的时间. 让IO更高效, 最核心的办法就是让等待的时间尽量少. 同步通信 vs 异步通信 同步和异步关注的是消息通信机制 . 所谓同步就是在发出一个调用时在没有得到结果之前该调用就不返回. 但是一旦调用返回就得到返回值了; 换句话说就是由调用者主动等待这个调用的结果 异步则是相反调用在发出之后这个调用就直接返回了所以没有返回结果; 换句话说当一个异步过程调用发出后调用者不会立刻得到结果; 而是在调用发出后被调用者通过状态、通知来通知调用者或通过回调函数处理这个调用 另外 , 我们回忆在讲多进程多线程的时候 , 也提到同步和互斥 . 这里的同步通信和进程之间的同步是完全不想干的概念. 进程/线程同步也是进程/线程之间直接的制约关系是为完成某种任务而建立的两个或多个线程这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系. 尤其是在访问临界资源的时候 同学们以后在看到 同步 这个词 , 一定要先搞清楚大背景是什么 . 这个同步 , 是同步通信异步通信的同步 , 还是同步与互斥的同步 阻塞 vs 非阻塞 阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果消息返回值时的状态 . 阻塞调用是指调用结果返回之前当前线程会被挂起. 调用线程只有在得到结果之后才会返回. 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前该调用不会阻塞当前线程. 其他高级IO 非阻塞 IO 纪录锁系统 V 流机制 I/O 多路转接也叫 I/O 多路复用 ,readv 和 writev 函数以及存储映射IO mmap 这些统称为高级 IO. 我们下篇博客重点讨论的是 I/O 多路转接 非阻塞IO 一个文件描述符 , 默认都是阻塞 IO 我们要想其是非阻塞IO便要使用到 fcntl 函数 fcntl函数 fcntl函数可以改变已打开的文件性质。针对cmd的值fcntl能够接受第三个参数int arg。 函数原型如下 #include unistd.h
#include fcntl.hint fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ ); 参数 fd要修改的文件描述符cmd传入的cmd的值不同, 后面追加的参数也不相同... /* arg */在此不做讨论 返回值 fcntl的返回值与命令有关。如果出错所有命令都返回-1如果成功则返回某个其他值。 fcntl函数有5种功能 复制一个现有的描述符cmdF_DUPFD 获得/设置文件描述符标记(cmdF_GETFD或F_SETFD) 获得/设置文件状态标记(cmdF_GETFL或F_SETFL) 获得/设置异步I/O所有权(cmdF_GETOWN或F_SETOWN) 获得/设置记录锁(cmdF_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW) 我们此处只是用第三种功能 , 获取 / 设置文件状态标记 , 就可以将一个文件描述符设置为非阻塞 实现函数SetNoBlock 基于 fcntl, 我们实现一个 SetNoBlock 函数 , 将文件描述符设置为非阻塞 void SetNoBlock(int fd)
{ int fl fcntl(fd, F_GETFL); if (fl 0) { perror(fcntl);return; }fcntl(fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK);
} 使用F_GETFL将当前的文件描述符的属性取出来(这是一个位图).然后再使用F_SETFL将文件描述符设置回去. 设置回去的同时, 加上一个O_NONBLOCK参数 代码测试 #include stdio.h
#include unistd.h
#include fcntl.h
#include string.h
#include errno.hvoid SetNonBlock(int fd)
{int f1 fcntl(fd, F_GETFL);if(f10){perror(fcntl);return ;}fcntl(fd, F_SETFL, f1 | O_NONBLOCK);
}int main()
{//设置文件描述符:0为非阻塞SetNonBlock(0);while(1){char buffer[1024];ssize_t s read(0, buffer, sizeof(buffer)-1);//读取到了数据if(s0){buffer[s] \0;write(1, buffer, strlen(buffer));printf(read success, s: %d, errno: %d\n,s,errno);}else{//s0:缓冲区中无数据if(errno EAGAIN || errno EWOULDBLOCK){printf(数据还没准备好请等待\n);sleep(1);}else {//读取失败printf(read failed, s: %d, errno: %d\n, s, errno);}}}return 0;
}
