linux应用编程中的异步IO

前面有提到IO的多路复用，解决了阻塞式访问的困境。这里再介绍一种解决方法——异步IO

1、异步IO的实现原理很想硬件上的中断。异步IO就是操作系统用软件实现的一套中断响应系统，工作方法是当前进程注册一个异步IO事件（使用signal注册一个信号SIGIO的处理函数），然后当前进程可以正常处理自己的事情，当异步事件发生后当前进程会收到一个SIGIO信号从而执行绑定的处理函数去处理这个异步事件。

涉及的函数：

• fcntl函数

所需头文件	#include #include
函数原型	int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
函数传入值	fd：文件描述符
	cmd：命令	复制一个现有的文件描述符：F_DUPFD
		获取或设置文件描述符标记：F_GETFD、F_SETFD
		获取或设置文件状态标记：F_GETFL、F_SETFL
		获取或设置锁：F_SETLK、F_SETLKW、F_GETLK
		获取或设置异步IO所有权：F_GETOWN、F_SETOWN、F_GETSIG、F_SETSIG
		lease、File and directory change notification等等，具体查看man手册
	...：可变参数
函数返回值	成功：>=0，根据cmd的取值返回不同的含义值
	失败：返回-1

实现异步IO使用到的cmd是F_GETFL、F_SETFL、F_SETOWN、O_ASYNC

• signal函数（或者使用sigaction）

所需头文件	#include
函数原型	typedef void (*sighandler_t)(int); sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
函数传入值	signum：指明了所要处理的信号类型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一种信号
	handler：描述了与信号关联的动作，它可以取三种值：	SIG_IGN：这个符号表示忽略该信号
		SIG_DFL：这个符号表示恢复对信号的系统默认处理。不写此处理函数默认也是执行系统默认操作
		func（返回值类型为sighandler_t的函数名）：接收到信号后，执行指定的处理方式
函数返回值	成功：返回先前的信号处理函数指针
	失败：返回SIG_ERR(-1)

func函数必须在signal()被调用前申明，handler中为这个函数的名字。当接收到一个类型为sig的信号时，就执行handler 所指定的函数。（int）signum是传递给它的唯一参数。执行了signal()调用后，进程只要接收到类型为sig的信号，不管其正在执行程序的哪一部分，就立即执行func()函数。当func()函数执行结束后，控制权返回进程被中断的那一点继续执行。

signal()会依参数signum 指定的信号编号来设置该信号的处理函数。当指定的信号到达时就会跳转到参数handler指定的函数执行。当一个信号的信号处理函数执行时，如果进程又接收到了该信号，该信号会自动被储存而不会中断信号处理函数的执行，直到信号处理函数执行完毕再重新调用相应的处理函数。但是如果在信号处理函数执行时进程收到了其它类型的信号，该函数的执行就会被中断。

2、这里依然用鼠标键盘的例子进行说明

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

int mousefd = -1;
// 绑定到SIGIO信号，在函数内处理异步通知事件
void func(int sig)
{
	char buf[200] = {0};
	
	if (sig != SIGIO)
		return;

	read(mousefd, buf, 50);
	printf("鼠标读出的内容是：[%s].\n", buf);
}

int main(void)
{
	// 读取鼠标
	char buf[200];
	int flag = -1;
	
	mousefd = open("/dev/input/mouse1", O_RDONLY);
	if (mousefd < 0)
	{
		perror("open:");
		return -1;
	}	
	// 把鼠标的文件描述符设置为可以接受异步IO
	flag = fcntl(mousefd, F_GETFL);
	flag |= O_ASYNC;
	fcntl(mousefd, F_SETFL, flag);
	// 把异步IO事件的接收进程设置为当前进程
	fcntl(mousefd, F_SETOWN, getpid());
	
	// 注册当前进程的SIGIO信号捕获函数
	signal(SIGIO, func);
	
	// 读键盘
	while (1)
	{
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		//printf("before 键盘 read.\n");
		read(0, buf, 5);
		printf("键盘读出的内容是：[%s].\n", buf);
	}
		
	return 0;
}