linux编程——I/O操作之文件阻塞|非阻塞

阻塞、非阻塞

读常规文件是不会阻塞的，不管读多少字节，read一定会在有限的时间内返回。从终端设备或网络读则不一定，如果从终端输入的数据没有换行符，调用read读终端设备就会阻塞，如果网络上没有接收到数据包，调用read从网络读就会阻塞，至于会阻塞多长时间也是不确定的，如果一直没有数据到达就一直阻塞在那里。同样，写常规文件是不会阻塞的，而向终端设备或网络写则不一定。

现在明确一下阻塞（Block）这个概念。当进程调用一个阻塞的系统函数时，该进程被置于睡眠（Sleep）状态，这时内核调度其它进程运行，直到该进程等待的事件发生了（比如网络上接收到数据包，或者调用sleep指定的睡眠时间到了）它才有可能继续运行。与睡眠状态相对的是运行（Running）状态，在Linux内核中，处于运行状态的进程分为两种情况：

正在被调度执行。CPU处于该进程的上下文环境中，程序计数器（eip）里保存着该进程的指令地址，通用寄存器里保存着该进程运算过程的中间结果，正在执行该进程的指令，正在读写该进程的地址空间。

就绪状态。该进程不需要等待什么事件发生，随时都可以执行，但CPU暂时还在执行另一个进程，所以该进程在一个就绪队列中等待被内核调度。系统中可能同时有多个就绪的进程，那么该调度谁执行呢？内核的调度算法是基于优先级和时间片的，而且会根据每个进程的运行情况动态调整它的优先级和时间片，让每个进程都能比较公平地得到机会执行，同时要兼顾用户体验，不能让和用户交互的进程响应太慢。

阻塞读终端

#include 
#include 
#include 

//hello worl        d \n

int main(void)
{
    char buf[10];
    int n;

    n = read(STDIN_FILENO, buf, 10);   // #define STDIN_FILENO 0   STDOUT_FILENO 1  STDERR_FILENO 2
    if(n < 0){
        perror("read STDIN_FILENO");
        //printf("%d", errno);
        exit(1);
    }
    write(STDOUT_FILENO, buf, n);

    return 0;
}

非阻塞读终端

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MSG_TRY "try again\n"

int main(void)
{
    char buf[10];
    int fd, n;

    fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK); //使用O_NONBLOCK标志设置非阻塞读终端
    if(fd < 0){
        perror("open /dev/tty");
        exit(1);
    }
tryagain:

    n = read(fd, buf, 10);   //-1  (1)  出错  errno==EAGAIN或者EWOULDBLOCK

    if(n < 0){
        //由于open时指定了O_NONBLOCK标志，read读设备，没有数据到达返回-1，同时将errno设置为EAGAIN或EWOULDBLOCK
        if(errno != EAGAIN){        //也可以是 if(error != EWOULDBLOCK)两个宏值相同
            perror("read /dev/tty");
            exit(1);
        }
        sleep(3);
        write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY));
        goto tryagain;
    }
    write(STDOUT_FILENO, buf, n);
    close(fd);

    return 0;
}

非阻塞读终端和等待超时

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MSG_TRY "try again\n"
#define MSG_TIMEOUT "time out\n"

int main(void)
{
    char buf[10];
    int fd, n, i;

    fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK);
    if(fd < 0){
        perror("open /dev/tty");
        exit(1);
    }
    printf("open /dev/tty ok... %d\n", fd);

    for (i = 0; i < 5; i++){
        n = read(fd, buf, 10);
        if(n > 0){    //说明读到了东西
            break;
        }
        if(errno != EAGAIN){   //EWOULDBLK  
            perror("read /dev/tty");
            exit(1);
        }
        sleep(1);
        write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY));
    }

    if(i == 5){
        write(STDOUT_FILENO, MSG_TIMEOUT, strlen(MSG_TIMEOUT));
    }else{
        write(STDOUT_FILENO, buf, n);
    }

    close(fd);

    return 0;
}

注意，阻塞与非阻塞是对于文件而言的。而不是read、write等的属性。read终端，默认阻塞读。

总结read 函数返回值：
1. 返回非零值： 实际read到的字节数
2. 返回-1： 1）：errno != EAGAIN (或!= EWOULDBLOCK) read出错
2）：errno == EAGAIN (或== EWOULDBLOCK) 设置了非阻塞读，并且没有数据到达。
3. 返回0：读到文件末尾