UNP学习笔记（第二十五章 信号驱动式I/O）

信号驱动式I/O是指进程预先告知内核，使得当某个描述符发生某事时，内核使用信号通知相关进程。

套接字的信号驱动式I/O

针对一个套接字使用信号驱动式I/O（SIGIO）要求进程执行以下3个步骤：

1.建立SIGIO信号的信号处理函数

2.设置该套接字的属主，通常使用fcntl的F_SETOWN命令设置

3.开启该套接字的信号驱动式I/O，通常通过使用fcntl的F_SETFL命令打开O_ASYNC标志完成

对于UDP套接字的SIGIO信号

在UDP上使用信号驱动式I/O是简单得。SIGIO信号在发生以下事件时产生：

1.数据报到达套接字

2.套接字上发生异步错误

因此当捕获对于某个UDP套接字的SIGIO信号时，我们调用recvfrom读入到达的数据报或者获取发生的异步错误。

使用SIGIO的UDP回射服务器程序

下面是构建一个UDP服务器的两种方式，我们的程序使用的右面的方式

1.全局声明

SIGIO信号处理函数把到达的数据放入一个队列。该队列是一个DG数据数组，我们把它作为一个环形缓冲区处理

每个DG结构包括指向所收取数据报的一个指针、该数据包的长度、指向含有客户协议地址的某个套接字地址结构的一个指针、该协议地址的大小。

iget是主循环将处理的下一个数组元素的下标，iput是信号处理函数将存放到下一个数组元素的下标，nqueue是队列中共主循环处理的数据报的总数

 #include    "unp.h"

 static int        sockfd;

 #define    QSIZE       8        /* size of input queue */
 #define    MAXDG    4096        /* max datagram size */

 typedef struct {
   void        *dg_data;        /* ptr to actual datagram */
   size_t    dg_len;            /* length of datagram */
   struct sockaddr  *dg_sa;    /* ptr to sockaddr{} w/client's address */
   socklen_t    dg_salen;        /* length of sockaddr{} */
 } DG;
 static DG    dg[QSIZE];            /* queue of datagrams to process */
 static long    cntread[QSIZE+];    /* diagnostic counter */

 static int    iget;        /* next one for main loop to process */
 static int    iput;        /* next one for signal handler to read into */
 static int    nqueue;        /* # on queue for main loop to process */
 static socklen_t clilen;/* max length of sockaddr{} */

 static void    sig_io(int);
 static void    sig_hup(int);

2.dg_echo函数

 void
 dg_echo(int sockfd_arg, SA *pcliaddr, socklen_t clilen_arg)
 {
     int            i;
     const int    on = ;
     sigset_t    zeromask, newmask, oldmask;

     sockfd = sockfd_arg;
     clilen = clilen_arg;

     for (i = ; i < QSIZE; i++) {    /* init queue of buffers */
         dg[i].dg_data = Malloc(MAXDG);
         dg[i].dg_sa = Malloc(clilen);
         dg[i].dg_salen = clilen;
     }
     iget = iput = nqueue = ;

     Signal(SIGHUP, sig_hup);
     Signal(SIGIO, sig_io);
     Fcntl(sockfd, F_SETOWN, getpid());
     Ioctl(sockfd, FIOASYNC, &on);
     Ioctl(sockfd, FIONBIO, &on);

     Sigemptyset(&zeromask);        /* init three signal sets */
     Sigemptyset(&oldmask);
     Sigemptyset(&newmask);
     Sigaddset(&newmask, SIGIO);    /* signal we want to block */

     Sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
     for ( ; ; ) {
         while (nqueue == )
             sigsuspend(&zeromask);    /* wait for datagram to process */

             /* 4unblock SIGIO */
         Sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);

         Sendto(sockfd, dg[iget].dg_data, dg[iget].dg_len, ,
                dg[iget].dg_sa, dg[iget].dg_salen);

         if (++iget >= QSIZE)
             iget = ;

             /* 4block SIGIO */
         Sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
         nqueue--;
     }
 }

3.sig_io信号处理函数

因为信号时不排队的，开启信号驱动式I/O的描述符通常也被设置为非阻塞式。

这个前提下，我们把SIGIO信号处理函数编写成一个循环中执行读入操作，直到操作返回EWOULDBLOCK时才结束循环。

 static void
 sig_io(int signo)
 {
     ssize_t        len;
     int            nread;
     DG            *ptr;

     for (nread = ; ; ) {
         if (nqueue >= QSIZE)
             err_quit("receive overflow");

         ptr = &dg[iput];
         ptr->dg_salen = clilen;
         len = recvfrom(sockfd, ptr->dg_data, MAXDG, ,
                        ptr->dg_sa, &ptr->dg_salen);
         if (len < ) {
             if (errno == EWOULDBLOCK)
                 break;        /* all done; no more queued to read */
             else
                 err_sys("recvfrom error");
         }
         ptr->dg_len = len;

         nread++;
         nqueue++;
         if (++iput >= QSIZE)
             iput = ;

     }
     cntread[nread]++;        /* histogram of # datagrams read per signal */
 }

4.sig_hup信号处理函数

 static void
 sig_hup(int signo)
 {
     int        i;

     for (i = ; i <= QSIZE; i++)
         printf("cntread[%d] = %ld\n", i, cntread[i]);
 }

对于TCP套接字的SIGIO信号

因为对于TCP套接字，该信号产生得过于频繁，并且它的出现并没有告诉我们发生了上面事情。因此信号驱动式I/O对于TCP套接字几乎没用。