Linux网络——IO模型和多路转接-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2303_78442132/article/details/144049395

通常所谓的IO，其本质就是等待通信和进行通信，即IO = 等 + 拷贝。

那么想要做到高效的IO，就要在单位时间内，减少“等”的比重。

一.五种IO模型

阻塞 IO: 在内核将数据准备好之前, 系统调用会一直等待. 所有的套接字, 默认都是阻塞方式。阻塞 IO 是最常见的 IO 模型。
非阻塞 IO: 如果内核还未将数据准备好, 系统调用仍然会直接返回, 并且返回EWOULDBLOCK 错误码. 非阻塞 IO 往往需要程序员循环的方式反复尝试读写文件描述符, 这个过程称为轮询. 这对 CPU 来说是较大的浪费, 一般只有特定场景下才使用。
信号驱动 IO: 内核将数据准备好的时候, 使用 SIGIO 信号通知应用程序进行 IO 操作.
IO 多路转接: 和阻塞 IO 类似. 核心在于 IO 多路转接能够同时等待多个文件描述符的就绪状态。
异步 IO: 由内核在数据拷贝完成时, 通知应用程序(而信号驱动是告诉应用程序何时可以开始拷贝数据)。

此处展开分享一下非阻塞IO。

二.非阻塞IO

系统和网络中的文件描述符，其默认情况下都是阻塞IO，下面来看怎么将其设置为非阻塞IO。

1.fcntl函数

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

fcntl 函数有 5 种功能:

复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.
获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD 或 F_SETFD).
获得/设置文件状态标记(cmd=F_GETFL 或 F_SETFL).
获得/设置异步 I/O 所有权(cmd=F_GETOWN 或 F_SETOWN).
获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK 或 F_SETLKW).

此处只是用第三种功能, 获取/设置文件状态标记, 就可以将一个文件描述符设置为非阻塞。

2.代码实现非阻塞

void SetNoBlock(int fd)
{
    int fl = fcntl(fd, F_GETFL);
    if (fl < 0)
    {
        perror("fcntl");
        return;
    }
    fcntl(fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK);
}

使用 F_GETFL 将当前的文件描述符的属性取出来(这是一个位图)。

然后再使用 F_SETFL 将文件描述符设置回去. 设置回去的同时, 加上一个 O_NONBLOCK 参数，表示为非阻塞。

前边提到，在非阻塞IO下，如果数据没有就绪，那么IO就会以出错的形式返回，那么如何区分到底是数据没有就绪，还是真的出错了呢？？？

通过判断errno错误码，如果错误码为EWOULDBLOCK，表示数据没有就绪，此时可以设计程序去做其他事，并通过轮询方式去检测数据是否就绪，反之则为真的出错，程序退出。

此外，如果进程长期阻塞，可能会收到系统的信号，中断程序运行，此时返回的错误码为EINTR，所以如果不想程序被系统中断，就可以通过此错误码在做判断。