非阻塞IO 和阻塞IO

 

IO模式设置网络编程常见问题总结—IO模式设置，阻塞与非阻塞的比较，recv参数对性能的影响—O_NONBLOCK(open使用)、IPC_NOWAIT(msgrcv)、MSG_DONTWAIT(recv使用)

非阻塞IO 和阻塞IO：

       在网络编程中对于一个网络句柄会遇到阻塞IO 和非阻塞IO 的概念, 这里对于这两种socket 先做一下说明：
       基本概念：

              阻塞IO::

                     socket 的阻塞模式意味着必须要做完IO 操作（包括错误）才会

                     返回。

              非阻塞IO::

                     非阻塞模式下无论操作是否完成都会立刻返回，需要通过其他方

                     式来判断具体操作是否成功。

IO模式设置：

                                               SOCKET
       对于一个socket 是阻塞模式还是非阻塞模式有两种方式来处理::

       方法1、fcntl 设置;用F_GETFL获取flags,用F_SETFL设置flags|O_NONBLOCK;

       方法2、recv,send 系列的参数。(读取，发送时，临时将sockfd或filefd设置为非阻塞)

                                            方法一的实现

 fcntl 函数可以将一个socket 句柄设置成非阻塞模式:
      flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);                       //获取文件的flags值。

      fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);   //设置成非阻塞模式；

      flags  = fcntl(sockfd,F_GETFL,0);

      fcntl(sockfd,F_SETFL,flags&~O_NONBLOCK);    //设置成阻塞模式；

      设置之后每次的对于sockfd 的操作都是非阻塞的。

                                           方法二的实现

    recv, send 函数的最后有一个flag 参数可以设置成MSG_DONTWAIT

             临时将sockfd 设置为非阻塞模式,而无论原有是阻塞还是非阻塞。

    recv(sockfd, buff, buff_size,MSG_DONTWAIT);     //非阻塞模式的消息发送

    send(scokfd, buff, buff_size, MSG_DONTWAIT);   //非阻塞模式的消息接受

 

                                                    普通文件

        对于文件的阻塞模式还是非阻塞模式::

        方法1、open时，使用O_NONBLOCK；

        方法2、fcntl设置，使用F_SETFL，flags|O_NONBLOCK；

                                  

 

                                              消息队列

        对于消息队列消息的发送与接受::

        //非阻塞  msgsnd(sockfd,msgbuf,msgsize(不包含类型大小),IPC_NOWAIT)

        //阻塞     msgrcv(scokfd,msgbuf,msgsize(**),msgtype,IPC_NOWAIT);

 

                                                              

 

                                                                  读                

阻塞与非阻塞读的区别:  //阻塞和非阻塞的区别在于没有数据到达的时候是否立刻返回．

读(read/recv/msgrcv):

       读的本质来说其实不能是读,在实际中, 具体的接收数据不是由这些调用来进行,是由于系统底层自动完成的。read 也好,recv 也好只负责把数据从底层缓冲copy 到我们指定的位置.

       对于读来说(read, 或者recv) ::

阻塞情况下::

       在阻塞条件下，read/recv/msgrcv的行为::

       1、如果没有发现数据在网络缓冲中会一直等待，

       2、当发现有数据的时候会把数据读到用户指定的缓冲区，但是如果这个时候读到的数据量比较少，比参数中指定的长度要小，read 并不会一直等待下去，而是立刻返回。

       read 的原则::是数据在不超过指定的长度的时候有多少读多少，没有数据就会一直等待。

       所以一般情况下::我们读取数据都需要采用循环读的方式读取数据，因为一次read 完毕不能保证读到我们需要长度的数据，

       read 完一次需要判断读到的数据长度再决定是否还需要再次读取。

非阻塞情况下::

       在非阻塞的情况下，read 的行为::

       1、如果发现没有数据就直接返回，

       2、如果发现有数据那么也是采用有多少读多少的进行处理．

             所以::read 完一次需要判断读到的数据长度再决定是否还需要再次读取。

 

对于读而言::   阻塞和非阻塞的区别在于没有数据到达的时候是否立刻返回．
       recv 中有一个MSG_WAITALL 的参数::

       recv(sockfd, buff, buff_size, MSG_WAITALL),
       在正常情况下recv 是会等待直到读取到buff_size 长度的数据，但是这里的WAITALL 也只是尽量读全，在有中断的情况下recv 还是可能会被打断，造成没有读完指定的buff_size的长度。

       所以即使是采用recv + WAITALL 参数还是要考虑是否需要循环读取的问题，在实验中对于多数情况下recv (使用了MSG_WAITALL)还是可以读完buff_size，

       所以相应的性能会比直接read 进行循环读要好一些。

 

注意::      //使用MSG_WAITALL时，sockfd必须处于阻塞模式下，否则不起作用。

               //所以MSG_WAITALL不能和MSG_NONBLOCK同时使用。

       要注意的是使用MSG_WAITALL的时候，sockfd 必须是处于阻塞模式下，否则WAITALL不能起作用。

 

 

                                                                         写 

 

 

阻塞与非阻塞写的区别:     //
写(send/write/msgsnd)::

       写的本质也不是进行发送操作,而是把用户态的数据copy 到系统底层去,然后再由系统进行发送操作,send，write返回成功，只表示数据已经copy 到底层缓冲,而不表示数据已经发出,更不能表示对方端口已经接收到数据.
       对于write(或者send)而言，

阻塞情况下::                 //阻塞情况下，write会将数据发送完。(不过可能被中断)

       在阻塞的情况下，是会一直等待，直到write 完，全部的数据再返回．这点行为上与读操作有所不同。

        原因::

              读，究其原因主要是读数据的时候我们并不知道对端到底有没有数据，数据是在什么时候结束发送的，如果一直等待就可能会造成死循环，所以并没有去进行这方面的处理；

              写，而对于write, 由于需要写的长度是已知的，所以可以一直再写，直到写完．不过问题是write 是可能被打断吗，造成write 一次只write 一部分数据, 所以write 的过程还是需要考虑循环write, 只不过多数情况下一次write 调用就可能成功.

 

非阻塞写的情况下::     //

       非阻塞写的情况下，是采用可以写多少就写多少的策略．与读不一样的地方在于，有多少读多少是由网络发送的那一端是否有数据传输到为标准，但是对于可以写多少是由本地的网络堵塞情况为标准的，在网络阻塞严重的时候，网络层没有足够的内存来进行写操作，这时候就会出现写不成功的情况，阻塞情况下会尽可能(有可能被中断)等待到数据全部发送完毕， 对于非阻塞的情况就是一次写多少算多少,没有中断的情况下也还是会出现write 到一部分的情况.

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