信号驱动io

原创已于 2023-09-26 20:38:48 修改 · 211 阅读

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#服务器 #linux

于 2023-09-26 20:38:15 首次发布

本文介绍了如何使用信号驱动式I/O在非阻塞套接口中实现异步通知，以及在TCP套接字中的应用局限性。它强调了SIGIO信号在特定场景下的优势和在处理TCP连接中的复杂性。

1. 创建套接口并设置其为非阻塞模式。

2使用sigaction函数或signal函数设置相应的信号处理程序

3.将套接口与信号关联起来，使用fcntl函数设置F_SETOWN标志和FASYNC标志。F_SETOWN标志将所有发送给进程的信号都转发给指定的进程ID，而FASYNC标志则允许套接口被设置为异步通知方式。

4. 等待信号触发。当套接口上有可用数据时，内核将发送SIGIO信号给进程，此时信号处理程序将被调用，并且可以执行相应的操作。

当数据准备好时，进程会收到一个SIGIO信号

优势在于等待数据报到达(第一阶段)期间，进程可以继续执行，不被阻塞。免去了select的阻塞与轮询，当有活跃套接字时，再由注册的handler 处理, 无需进程主动去check活跃的socket，把检查工作交给内核，进程只需要确定合适处理拷贝即可

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>

#define BUF_SIZE 1024

static int fd;
static char buffer[BUF_SIZE];

void sigio_handler(int signum)
{
    int len = read(fd, buffer, BUF_SIZE);
    if (len > 0) {
        printf("Received data: %s\n", buffer);
    }
}

int main()
{
    fd = open("/dev/input/mouse0", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
    fcntl(fd, F_SETFL, fcntl(fd, F_GETFL) | FASYNC);

    signal(SIGIO, sigio_handler);

    while (1) {
        sleep(1);
    }

    close(fd);

    return 0;
}

O_ASYNC标志是POSIX规范中比较新的内容，支持该标志的系统不多，后面我们会改动ioctl的FIOASYNC请求代为开启信号驱动式I/O

在TCP中的使用

信号驱动式I/O对于TCP套接字产生的作用不大。因为该信号在TCP套接字中产生的过于频繁。

以下条件均会导致对一个TCP套接字产生SIGIO信号：

监听套接字上某个连接请求已经完成；
某个断连请求已经发起；
某个断连请求已经完成；
某个连接之半已经关闭；
数据到达套接字；
数据已经从套接字发送走；
发生某个异步错误。
这么多条件都会触发SIGIO信号，导致应用进程对该信号一头雾水，没法确定套接字具体发生了什么事情。

不过可以对TCP监听套接字可以使用SIGIO，因为对于监听套接字，产生SIGIO信号的唯一条件是某个新连接完成了。这样就可以在SIGIO信号处理函数中获取新连接了