Linux下的非阻塞IO(一)
非阻塞IO是相对于传统的阻塞IO而言的。
我们首先需要搞清楚,什么是阻塞IO。APUE指出,系统调用分为两类,低速系统调用和其他,其中低速系统调用是可能会使进程永远阻塞的一类系统调用。但是与磁盘IO有关的系统调用是个例外。
我们以read和write为例,read函数读取stdin,如果是阻塞IO,那么:
如果我们不输入数据,那么read函数会一直阻塞,一直到我们输入数据为止。
如果是非阻塞IO,那么:
如果存在数据,读取然后返回,如果没有输入,那么直接返回-1,errno置为EAGAIN
我们用write做一个实验:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h> char buf[500000]; int main(int argc, const char *argv[])
{
int ntowrite, nwrite; ntowrite = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof buf);
fprintf(stderr, "read %d bytes\n", ntowrite); activate_nonblock(STDOUT_FILENO, O_NONBLOCK); char *ptr = buf;
int nleft = ntowrite; //剩余的字节数
while(nleft > 0)
{
errno = 0;
nwrite = write(STDOUT_FILENO, ptr, nleft);
fprintf(stderr, "nwrite = %d, errno = %d\n", nwrite, errno); if(nwrite > 0)
{
ptr += nwrite;
nleft -= nwrite;
}
} deactivate_nonblock(STDOUT_FILENO); return 0;
}
该程序向标准输出写入500000个字节。
如果使用:
./test < test.mkv > temp.file
那么输出结果为:
read 500000 bytes
nwrite = 500000, errno = 0
因为磁盘IO的速度较快,所以一次就可以写入,下面我们使用终端:
./test < test.mkv 2> stderr.txt
这行命令将500000的内容打印到屏幕上,同时将fprintf记录的信息通过标准错误流写入stderr.txt。
我们查看stderr.txt文件:
read 500000 bytes
nwrite = 12708, errno = 0
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = 11687, errno = 0
nwrite = -1, errno = 11
…………………………………………..
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = -1, errno = 11
nwrite = 1786, errno = 0
采用命令统计了一下,总计read次数为15247次,其中返回-1次数为15203次,说明成功读取次数为44次。
上面例子中,这种采用非阻塞IO的方式称为“轮询”,显然这是一种低效的方式,非阻塞IO通常与IO复用模型结合使用。
另外,将fd设置为阻塞和非阻塞的函数代码如下:
void activate_nonblock(int fd)
{
int ret;
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
if (flags == -1)
ERR_EXIT("fcntl");
flags |= O_NONBLOCK;
ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("fcntl");
} void deactivate_nonblock(int fd)
{
int ret;
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
if (flags == -1)
ERR_EXIT("fcntl");
flags &= ~O_NONBLOCK;
ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("fcntl");
}
未完待续。
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