一、I/O
一個I/O,兩個過程(等待,數(shù)據(jù)搬遷 【都由自己執(zhí)行】)。
二、I/O 模型 --- Unix下共有5種I/O模型
I/O中,同步和異步關(guān)注的是消息通信機制。
同步:由 調(diào)用者 主動等待這個 調(diào)用的結(jié)果。
異步:當(dāng)一個異步過程調(diào)用發(fā)出后,調(diào)用者不會立刻得到結(jié)果。而是在 調(diào)用發(fā)出后,被調(diào)用者通過狀態(tài)、通知來通知調(diào)用者,或通過回調(diào)函數(shù)處理這個調(diào)用,因而 沒有返回結(jié)果。
(一)類型
1. 阻塞I/O模型
應(yīng)用程序調(diào)用一個IO函數(shù),導(dǎo)致應(yīng)用程序阻塞,等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。
如果數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好,一直等待。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了,從內(nèi)核拷貝到用戶空間。
2. 非阻塞I/O模型
把一個套接口設(shè)置為 非阻塞,即 告訴內(nèi)核,當(dāng)所請求的I/O操作無法完成時,不要將進(jìn)程睡眠,而是返回一個錯誤。這樣我們的I/O操作函數(shù)將不斷的測試 數(shù)據(jù)是否已經(jīng)準(zhǔn)備好,如果沒有準(zhǔn)備好,繼續(xù)測試,直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好為止。在這個不斷測試的過程中,會大量的占用CPU的時間。
3. I/O復(fù)用模型
(1) I/O復(fù)用模型會用到 select或者poll函數(shù),這兩個函數(shù)也會使進(jìn)程阻塞,但是和阻塞I/O所不同的的,這兩個函數(shù)可以同時阻塞多個I/O操作。而且可以同時對多個讀操作,多個寫操作的I/O函數(shù)進(jìn)行檢測,直到有數(shù)據(jù)可讀或可寫時,才真正調(diào)用I/O操作函數(shù)。
(2) 相關(guān)函數(shù)
#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
// 參數(shù)timeout 為結(jié)構(gòu)timeval,用來設(shè)置select()的等待時間
//timeout:特定的時間值:如果在指定的時間段里沒有事件發(fā)生,select將超時返回
NULL:select()沒有timeout,select將一直被阻塞,直到某個文件描述符上發(fā)生了事件。
0:僅檢測描述符集合的狀態(tài),然后立即返回,并不等待外部事件的發(fā)生。
返回值:
執(zhí)行成功則返回文件描述詞狀態(tài)已改變的個數(shù).
如果返回0代表在描述詞狀態(tài)改變前已超過timeout時間,沒有返回;
當(dāng)有錯誤發(fā)生時則返回-1,錯誤原因存于errno,此時參數(shù)readfds,writefds,exceptfds和timeout的值變成不可預(yù)測。
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);//清除描述詞組set中相關(guān)fd 的位
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//測試描述詞組set中相關(guān)fd 的位是否為真
void FD_SET(int fd, fd_set *set);//設(shè)置描述詞組set中相關(guān)fd的位
void FD_ZERO(fd_set *set);//清除描述詞組set的全部位
int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds,
const struct timespec *timeout,const sigset_t *sigmask);
4. 信號驅(qū)動I/O模型
首先允許套接口進(jìn)行信號驅(qū)動I/O,并安裝一個信號處理函數(shù),進(jìn)程繼續(xù)運行并不阻塞。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時,進(jìn)程會收到一個SIGIO信號,可以在信號處理函數(shù)中調(diào)用I/O操作函數(shù)處理數(shù)據(jù)。
5. 異步I/O模型
(1) 調(diào)用aio_read函數(shù),告訴內(nèi)核描述字,緩沖區(qū)指針,緩沖區(qū)大小,文件偏移以及通知的方式,然后立即返回。當(dāng)內(nèi)核將數(shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)后,再通知應(yīng)用程序。
(2) 相關(guān)函數(shù)
#include <aio.h>
int aio_read(struct aiocb *aiocbp); Link with -lrt
返回值:成功 0,失敗 -1
(二)比較
同步I/O:
阻塞I/O模型:一直等待
非阻塞阻塞I/O模型:在等待過程中還可以執(zhí)行其他進(jìn)程/線程
【以上兩者:僅等待方式不同,其他相同】
信號驅(qū)動I/O模型:等待方式以 信號驅(qū)動
I/O復(fù)用模型:一個進(jìn)程等待多個線程
異步I/O:
異步I/O模型:由其他線程執(zhí)行 等待和數(shù)據(jù)搬遷,自己只關(guān)注 結(jié)果
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標(biāo)題名稱:網(wǎng)絡(luò)I/O模型-創(chuàng)新互聯(lián)
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