高级IO：五种IO模型

五种IO模型

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.

 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EAGAIN/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

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

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

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). 

 同步通信 vs 异步通信(synchronous communication/ asynchronous communication)

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.

非阻塞

一个文件描述符, 默认都是阻塞IO.

fcntl函数有5种功能:

复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.

获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).

获得/设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).

获得/设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).

获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).

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); 
}

 

非阻塞IO

https://gitee.com/king-sun-zhenguo/linux_code/tree/master/nonblocktest

select_io实例

 select_io · KING孙振国/Linux_code - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

poll实例

polltest · KING孙振国/Linux_code - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

epoll实例

epollrest · KING孙振国/Linux_code - 码云 - 开源中国 (gitee.com)