Linux高性能服务器编程——ch6笔记
第6章 高级I/O函数
6.1 pipe函数
用于创建一个管道，以实现进程间通信。
int pipe(int fd[2]);
读端文件描述符fd[0]和写端文件描述符fd[1]构成管道的两端，默认是阻塞的，fd[0]读出数据，fd[1]写入数据。管道内部传输的数据是字节流。
如果fd[1]的引用计数减少至0，即没有任何进程需要往管道中写入数据，则针对f[0]的read操作将返回0，即读取到了文件结束标记（EOF）；反之，如果fd[0]计数减少至 0，即没有任何进程需要从管道读取数据，则针对fd[1]的write操作将失败，并引发SIGPIPE信号。
socketpair函数：双向管道，但仅能在本地使用。
6.2 dup函数和dup2函数
用于复制文件描述符，但不继承原文件描述符的属性。
int dup(int file_descriptor);
int dup2(int file_descriptor_one, int file_descriptor_two);
dup函数创建一个新的文件描述符（系统当前可用的最小整数），与原有file_descriptor指向相同文件、管道或者网络连接。
dup2函数类似，但返回第一个不小于file_descriptor_two的整数。
#include 6.3 readv函数和writev函数
ssize_t readv(int fd, const struct iovec* vector, int count);
ssize_t writev(int fd, const struct iovec* vector, int count);
readv函数将数据从文件描述符读到分散的内存块中，即分散读；writev函数则将多块分散的内存数据一并写入文件描述符中，即集中写。
当Web服务器解析完一个HTTP请求之后，如果目标文档存在，且客户具有读取该文档的权限，那么它就需要发送一个HTTP应答来传输该文档。这个HTTP应答包含1个状态行、多个头部字段、1个空行和文档的内容。前3部分的内容可能被Web服务器放置在一块内存中，而文档的内容则通常被读到另外一块单独的内存中（通过read函数或mmap函数)。我们并不需要把这两部分内容拼接到一起再发送，而是可以使用writev函数将它们同时写出。
#include 省略了HTTP请求的接收及解析，该代码只关注HTTP应答的发送。
6.4 sendfile函数
在内核中操作，在两个文件描述符之间直接传递数据。避免了内核缓冲区和用户缓冲区之间的数据拷贝，效率很高，这被称为零拷贝。
ssize_t sendlile(int out_fd, int in_fd, off_t* offset, size_t count);
in_fd（待读出）必须是一个支持类似mmap函数的文件描述符，即它必须指向真实的文件，不能是socket和管道；而out_fd（待写入）则必须是一个socket。由此可见，sendfile几乎是专门为在网络上传输文件而设计的。
#include 没有为目标文件分配任何用户空间的缓存，也没有执行读取文件的操作，但同样实现 了文件的发送。
6.5 mmap函数和munmap函数
mmap函数用于申请一段内存空间。可以将这段内存作为进程间通信的共享（也可为调用进程所私有）内存，
也可以将文件内接映射到其中。munmap函数则释放由mmap创建的这段内存空间。
void* mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
int munmap(void *start, size_t length);
6.6 splice函数
用于在两个文件描述符之间移动数据，也是零拷贝。
ssize_t splice(int fd_in, loff_t* off_in, int fd_out, loff_t* off_out, size_t len, unsigned int flags);
fd_in和fd_out必须至少有一个是管道文件描述符。
#include 通过splice函数将客户端的内容读入到pipefd[1]中，然后再使用splice函数从pipefd[0]中读出该内容到客户端，从而实现了简单高效的回射服务。整个过程未执行recv或send操作，因此也未涉及用户空间和内核空间之间的数据拷贝。
6.7 tee函数
在两个管道文件描述符之间复制数据，也是零拷贝操作。它不消耗数据，因此源文件描述符上的数据仍然可以用于后续的读操作。
ssize_t tee(int fd_in, int fd_out, size_t len, unsigned int flags);
#include \n" , basename(argv[0]));
return 1;
}
int filefd = open(argv[1], O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, 0666);
assert(filefd > 0);
int pipefd_stdout[2];
int ret = pipe(pipefd_stdout);
assert(ret != -1);
int pipefd_file[2];
ret = pipe(pipefd_file);
assert(ret != -1);
/* 将标准输入内容输入管道pipefd_stdout */
ret = splice(STDIN_FILENO, NULL, pipefd_stdout[1], NULL,
32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE);
assert(ret != -1);
/* 将管道pipefd_stdout 的输出复制到管道pipefd_file的输入端 */
ret = tee(pipefd_stdout[0], pipefd_file[1], 32768, SPLICE_F_NONBLOCK);
assert(ret != -1);
/* 将管道pipefd_file的输出定向到文件描述符filefd上，从而将标准输入的内容写入文件 */
ret = splice(pipefd_file[0], NULL, filefd, NULL,
32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE);
assert(ret != -1);
/* 将管道pipefd_stdout 的输出定向到标准输出，其内容和写入文件的内容完全一致 */
ret = splice(pipefd_stdout[0], NULL, STDOUT_FILENO, NULL,
32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE);
assert(ret != -1);
close(filefd);
close(pipefd_stdout[0]);
close(pipefd_stdout[1]);
close(pipefd_file[0]);
close(pipefd_file[1]);
return 0;
}
6.8 fcntl函数
提供了对文件描述符的各种控制操作，另外一个常见的控制文件描述符属性和行为的系统调用是ioctl，而且ioctl比fcntl能够执行更多的控制。但是，对于控制文件描述符常用的属性和行为，fcntl函数是由POSIX规范指定的首选方法。
网络编程中，fcntl函数通常用来将一个文件描述符设置为非阻塞的。
SIGIO和SIGURG这两个信号与其他Linux信号不同，它们必须与某个文件描述符相关联方可使用：当被关联的文件描述符可读或可写时，系统将触发 SIGIO信号；当被关联的文件描述符（而且必须是一个socket）上有带外数据可读时，系统将触发 SIGURG信号。将信号和文件描述符关联的方法，就是使用fcntl函数为目标文件描述符指定宿主进程或进程组，那么被指定的宿主进程或进程组将捕获这两个信号。使用 SIGIO时，还需要利用fcntl设置其O_ASYNC标志（异步I/O标志，不过SIGIO信号模型并非真正意义上的异步I/O模型）。