UNPv1第十三章：高级IO

1.套接字超时

涉及套接字上的I/O操作设置超时的方法有三种方法：

1. 调用alarm，在到达指定时间时产生SIGALRM信号
2. 使用select阻塞在等待I/O上，select内部有一个时间限制，以此代替在read或write调用上阻塞
3. 使用新的SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO套接字选项

前两种技术可以用于任何描述字，而第三种只能用于套接口描述字。

2.recv和send函数

这两个函数和标准的read和write函数都类似，不过多了一个附加参数

#include <sys/socket.h>
sszie_t recv(int sockfd, void * buff, size_t nbytes, int flags); 
ssize_t send(int sockfd, void * buff, size_t nbytes, int flags);
//返回: 成功返回读入或写出的字节数，出错返回-1

flag在设计上存在一个基本问题：它是按值传递的，而不是值-结果参数，因此它只能从进程向内核传递标志，内核不能向进程传递标志。

3.readv和writev函数(分散读，集中写)

#include <sys/uio.h>
ssize_t readv(int filedes, const struct iovec * iov, int iovcnt);
ssize_t writev(int filedes, const struct iovec * iov, int iovcnt);
 //返回: 读到或写出的字节数，出错时为-1

两个函数的第二个参数都是一个指向iovec结构的数组的指针，在

struct iovec {
  void * iov_base; /* starting address of buffer */
  size_t iov_len; /* size of buffer */
}

readv和writev函数可以用于任何描述字，不仅限于套接口描述字，而且writev是一个原子操作。

4.recvmsg和sendmsg函数

这两个函数是最通用的I/O函数，实际上，可以用recvmsg代替read, readv, recv, recvfrom. 类似的，各种输出函数可以用sendmsg取代。

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr * msg, int flags); 
ssize_t sendmsg(int sockfd, struct msghdr * msg, int flags);
//返回: 成功时为读入或写出的字节数，出错时为-1

两个函数把大部分参数都包装到一个msghdr结构中：

struct msghdr {
   void         *msg_name;        /* protocol address */
   socklen_t     msg_namelen;     /* size of protocol address */
   struct iovec    *msg_iov;         /* scatter/gather array */
   int           msg_iovlen;      /* # elements in msg_iov */
   void         *msg_control;     /* ancillary data (cmsghdr struct) */
   socklen_t     msg_controllen;  /* length of ancillary data */
   int           msg_flags;       /* flags returned by recvmsg() */
};

5.辅助数据

辅助数据(ancillary data)可以通过sendmsg和recvmsg这两个函数，使用msghdr结构中的msg_contorl和msg_controllen成员发送和接收。
辅助数据的另一种叫法是控制信息(control information)
辅助数据是一个或多个辅助数据对象组成，每个对象由一个cmsghdr结构开头，该结构在

struct cmsghdr {
   socklen_t  cmsg_len;   /* length in bytes, including this structure */
   int        cmsg_level; /* originating protocol */
   int        cmsg_type;  /* protocol-specific type */
    /* followed by unsigned char cmsg_data[] */
};

下图为在Unix域套接字上的cmsghdr结构：

6 排队的数据量

在不读出数据的情况下，如何知道一个套接口的接收队列中有多少数据可读呢？有三种方法：

1. 如果在没有数据可读时还有其他事情要做，为了不阻塞在内核中，可以使用非阻塞I/O
2. 如果想检查一下数据而使数据仍留在接收队列中，可以使用MSG_PEEK标志。如果想这样做，但又不能肯定是否有数据可读，可以把这个标志和非阻塞套接口相结合，或与MSG_DONTWAIT标志结合使用。
3. 一些实现支持ioctl的FIONREAD命令

7.套接口和标准I/O

标准I/O库执行三种缓冲：

1. 完全缓冲意味着只有在以下情况时才进行I/O：缓冲区满，进程明确地调用fflush或进程调用exit终止。标准I/O缓冲区大小通常为8192字节。
2. 行缓冲意味着在以下情况时进行I/O：遇到一个换行符，进程调用fflush或进程调用exit终止。
3. 不缓冲意味着每次调用标准I/O输出函数时都进行I/O

大多数Unix中标准I/O库的实现遵循了以下规则：

1. 标准错误输出总是不缓冲。
2. 标准输入和标准输出是全缓冲的。除非他们是一个终端设备，那样的话他们是行缓冲。
3. 其他的流都是全缓冲的，除非他们是一个终端设备，那样的话他们是行缓冲。

既然套接口不是终端设备，上面str_echo函数的问题就在于输出流(fpout)是全缓冲的。
有两种解决方法：调用setvbuf将输出流强制成行缓冲的，或者在每次fputs之后调用fflush强制输出回射行。