【Linux网络编程】高级I/O

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五种I/O模型

阻塞和非阻塞

非阻塞I/O

I/O多路复用之Select、Poll、与Epoll

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本文目的是深入浅出理解高级I/O相关的知识，结尾附上代码加深理解相关知识。

五种I/O模型

1.阻塞I/O：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。

2.非阻塞I/O：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I/O往往需要程序员利用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。

3.信号驱动I/O：内核将数据准备好的时候，使用SIGIO信号通知应用程序进行I/O操作。

4.I/O多路转接：同时等待多个文件描述符的就绪状态。

5.异步I/O：由内核在数据拷贝给用户空间完成时，通知应用程序处理（这里和信号驱动I/O不同，信号驱动是通知应用程序何时可以开始拷贝数据）。所以异步是最偷懒的，只需要等待数据到来就可以，并不需要等待数据就绪，也不用拷贝，操作系统就帮上层做了。

总结：任何I/O过程中，都包含两个步骤，一是等待，二是拷贝。并且在实际的应用场景中，等待消耗的时间往往都远远高于拷贝的时间。为了让I/O更高效，最核心的办法就是让等待时间尽量少。

阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。

阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起，调用线程只有在得到结果之后才会返回。

非阻塞调用指在不能立即得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

非阻塞I/O

fcntl函数

fcntl函数有五种功能：

1.复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）

2.获得/设置文件描述符标记（cmd=F_GETFD或F_SETFD）

3.获得/设置文件状态标记（cmd=F_GETFL或F_SETFL）

4.获得/设置异步I/O所有权（cmd=F_GETOWN或F_SETOWN）

5.获得/设置记录锁（cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW）

我们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。

下面是关于fcntl函数的代码： 因为放在这里有点长不太好看，我单独弄了一篇文章。

fcntl函数 非阻塞轮询_小鳄鱼爱吃薯片的博客-优快云博客

I/O多路复用之Select、Poll、与Epoll

什么叫I/O多路复用？

为了防止文章冗余，下面省略了select、poll的代码并附有链接。

Select：Select简易代码

Poll:Poll简易代码 

Epoll:

Select、Poll、Epoll的优缺点