Linux下的非阻塞IO（一）

非阻塞IO是相对于传统的阻塞IO而言的。

我们首先需要搞清楚，什么是阻塞IO。APUE指出，系统调用分为两类，低速系统调用和其他，其中低速系统调用是可能会使进程永远阻塞的一类系统调用。但是与磁盘IO有关的系统调用是个例外。

我们以read和write为例，read函数读取stdin，如果是阻塞IO，那么：

如果我们不输入数据，那么read函数会一直阻塞，一直到我们输入数据为止。

如果是非阻塞IO，那么：

如果存在数据，读取然后返回，如果没有输入，那么直接返回-1，errno置为EAGAIN

我们用write做一个实验：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <sys/wait.h>

#include <errno.h>

#include <signal.h>



char buf[500000];



int main(int argc, const char *argv[])

{

    int ntowrite, nwrite;



    ntowrite = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof buf);

    fprintf(stderr, "read %d bytes\n", ntowrite);



    activate_nonblock(STDOUT_FILENO, O_NONBLOCK);



    char *ptr = buf;

    int nleft = ntowrite; //剩余的字节数

    while(nleft > 0)

    {

        errno = 0;

        nwrite = write(STDOUT_FILENO, ptr, nleft);

        fprintf(stderr, "nwrite = %d, errno = %d\n", nwrite, errno);



        if(nwrite > 0)

        {

            ptr += nwrite;

            nleft -= nwrite;

        }

    }



    deactivate_nonblock(STDOUT_FILENO);



    return 0;

}

该程序向标准输出写入500000个字节。

如果使用：

./test < test.mkv > temp.file

那么输出结果为：

read 500000 bytes

nwrite = 500000, errno = 0

因为磁盘IO的速度较快，所以一次就可以写入，下面我们使用终端：

./test < test.mkv  2> stderr.txt

这行命令将500000的内容打印到屏幕上，同时将fprintf记录的信息通过标准错误流写入stderr.txt。

我们查看stderr.txt文件：

read 500000 bytes

nwrite = 12708, errno = 0

nwrite = -1, errno = 11

nwrite = -1, errno = 11

nwrite = -1, errno = 11

nwrite = -1, errno = 11

nwrite = -1, errno = 11

nwrite = -1, errno = 11

nwrite = 11687, errno = 0

nwrite = -1, errno = 11

…………………………………………..

nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = 1786, errno = 0

采用命令统计了一下，总计read次数为15247次，其中返回-1次数为15203次，说明成功读取次数为44次。

上面例子中，这种采用非阻塞IO的方式称为“轮询”，显然这是一种低效的方式，非阻塞IO通常与IO复用模型结合使用。

 

另外，将fd设置为阻塞和非阻塞的函数代码如下：

void activate_nonblock(int fd)

{

    int ret;

    int flags = fcntl(fd, F_GETFL);

    if (flags == -1)

        ERR_EXIT("fcntl");

    flags |= O_NONBLOCK;

    ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);

    if (ret == -1)

        ERR_EXIT("fcntl");

}





void deactivate_nonblock(int fd)

{

    int ret;

    int flags = fcntl(fd, F_GETFL);

    if (flags == -1)

        ERR_EXIT("fcntl");

    flags &= ~O_NONBLOCK;

    ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);

    if (ret == -1)

        ERR_EXIT("fcntl");

}

 

未完待续。