关于IO阻塞和非阻塞的零碎知识

1, 关于阻塞的概念


阻塞（Block）这个概念。当进程调用一个阻塞的系统函数时，该进程被置于睡眠（Sleep）状态，这时内核调度其它进程运行，直到该进程等待的事件发生了（比如网络上接收到数据包，或者调用sleep指定的睡眠时间到了）它才有可能继续运行。与睡眠状态相对的是运行（Running）状态，在Linux内核中，处于运行状态的进程分为两种情况：


正在被调度执行。CPU处于该进程的上下文环境中，程序计数器（eip）里保存着该进程的指令地址，通用寄存器里保存着该进程运算过程的中间结果，正在执行该进程的指令，正在读写该进程的地址空间。


就绪状态。该进程不需要等待什么事件发生，随时都可以执行，但CPU暂时还在执行另一个进程，所以该进程在一个就绪队列中等待被内核调度。系统中可能同时有多个就绪的进程，那么该调度谁执行呢？内核的调度算法是基于优先级和时间片的，而且会根据每个进程的运行情况动态调整它的优先级和时间片，让每个进程都能比较公平地得到机会执行，同时要兼顾用户体验，不能让和用户交互的进程响应太慢。


2， IO模式设置


一般对于一个socket 是阻塞模式还是非阻塞模式有两种方式:


方法1、fcntl 设置；
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_NUNBLOCK); //设置成阻塞模式；


方法2、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






3， 读(read/recv/msgrcv):
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．
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.


阻塞情况下:
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:
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。




4，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管到数据.


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。


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.

Server:

#include <sys/socket.h>  
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <unistd.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <errno.h>  
  
#define  BUFSIZE 128  
  
int main(int argc,char *argv[]){  
    int server_sockfd, client_sockfd;  
    int server_len, client_len;  
    struct sockaddr_in server_address;  
    struct sockaddr_in client_address;  
    int i,byte;  
    char char_send[BUFSIZE];  
  
    server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
  
    bzero(&server_address, sizeof(server_address));  
    server_address.sin_family = AF_INET;  
    server_address.sin_port = htons(7838);  
    server_address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  
    server_len = sizeof(server_address);  
  
    if ((bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len))== -1) {  
        perror("bind");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    listen(server_sockfd, 5);  
  
    printf("server waiting for connect\n");  
  
    client_len = sizeof(client_address);  
    client_sockfd = accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_address, (socklen_t *)&client_len);  
  
    for(i=0;i<5;i++){  
        memset(char_send,'\0',BUFSIZE);  
        printf("input message to send:");  
        fgets(char_send,BUFSIZE,stdin);  
        if((byte=send(client_sockfd,char_send,strlen(char_send),0))==-1){  
            perror("send");  
            exit(EXIT_FAILURE);  
        }  
  
        memset(char_send,'\0',BUFSIZE);  
        //最后一个参数为非阻塞的设置  
        byte = recv(client_sockfd, char_send, BUFSIZE,MSG_DONTWAIT);  
        if(byte > 0){  
            printf("get %d message:%s", byte, char_send);  
            byte=0;  
        }else if(byte<0){  
            if(errno==EAGAIN){  
                errno=0;  
                continue;  
            }else{  
                perror("recv");  
                exit(EXIT_FAILURE);  
            }  
        }  
    }  
    shutdown(client_sockfd,2);  
    shutdown(server_sockfd,2);  
}  

Client:

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#include <errno.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <resolv.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <unistd.h>  
#include <fcntl.h>  
  
#define MAXBUF 128  
  
int main(int argc, char **argv){  
    int sockfd, ret, i;  
    struct sockaddr_in dest, mine;  
    char buffer[MAXBUF + 1];  
  
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {  
        perror("Socket");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    bzero(&dest, sizeof(dest));  
    dest.sin_family = AF_INET;  
    dest.sin_port = htons(7838);  
    if(argc<2){  
        printf("Usage: %s <dest ip> <src ip>",argv[0]);  
        exit(1);  
    }  
    if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *) &dest.sin_addr.s_addr) == 0){  
        perror(argv[1]);  
        exit(1);  
    }  
  
    bzero(&mine, sizeof(mine));  
    mine.sin_family = AF_INET;  
    mine.sin_port = htons(7839);  
    if (inet_aton(argv[2], (struct in_addr *) &mine.sin_addr.s_addr) == 0){  
        perror(argv[2]);  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &mine, sizeof(struct sockaddr)) == -1){  
        perror(argv[3]);  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
    printf("will connect!\n");  
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) {  
        perror("Connect ");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
    //设置sock连接的非阻塞  
    if(fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == -1) {  
        perror("fcntl");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    while(1){  
        bzero(buffer, MAXBUF + 1);  
        //因为在socket中设置过，所以就不用再设置了  
        ret = recv(sockfd, buffer, MAXBUF, 0);  
        if(ret > 0){  
            printf("get %d message:%s", ret, buffer);  
            ret=0;  
        }else if(ret < 0) {  
            if(errno == EAGAIN) {  
                errno=0;  
                continue;  
            }else{  
                perror("recv");  
                exit(EXIT_FAILURE);  
            }  
        }  
  
        memset( buffer,'\0',MAXBUF+1);  
        printf("input message to send:");  
        fgets( buffer,MAXBUF,stdin);  
        if((ret=send(sockfd,buffer,strlen(buffer),0))==-1){  
            perror("send");  
            exit(EXIT_FAILURE);  
        }  
  
    }  
    close(sockfd);  
    return 0;  
}  

来源：
http://blog.youkuaiyun.com/heyutao007/article/details/6733029

http://blog.youkuaiyun.com/heyutao007/article/details/6732928

http://blog.youkuaiyun.com/fansongy/article/details/6898577