_IO复用与套接字选项(_)new.ppt

目录 I/O模型 I/O复用概述 Select函数 套接字选项和fcntl 非阻塞I/O 信号驱动I/O模型 I/O模型 linux下可用的i/o模型 阻塞i/o 非阻塞i/o i/o复用（select和poll） 信号驱动i/o（SIGIO） 异步i/o（posix.1的aio_系列函数) 举例：输入操作的不同i/o模型 一个输入操作一般有两个阶段 等待数据准备好 从内核到进程拷贝数据 阻塞I/O模型 最流行的i/o模型。缺省时，所有套接字都是阻塞的。 非阻塞I/O模型 当把一个套接字设置成非阻塞方式时，即通知内核：当请求的i/o操作不能马上完成时，不要阻塞进程，而应返回一个错误。 I/O复用模型 i/o复用模型调用select或poll，进程阻塞于这两个系统调用上，而不是阻塞于真正的i/o系统调用上。 信号驱动I/O模型 让内核在描述字准备好时用信号SIGIO通知进程。这种模型的好处是当等待数据报到达时，可以不阻塞。前提是允许套接口进行信号驱动i／o 。 异步I/O模型 异步i/o让内核启动操作，并在整个操作完成后（包括将数据从内核拷贝到应用进程的缓冲）通知我们。 五个I/O模型的比较 fcntl函数 fcntl（）是标准系统调用，原意是用于对文件描述字进行各种控制操作，但后来可利用它对任何描述字进行控制操作，包括对套接字描述字。 #include fcntl.h int fcntl(int fd, int cmd, … /* int arg */); 每个描述字都有一组由命令F_GETFL取得和由命令F_SETFL设置的文件标志。 fcntl函数（续） 函数fcntl提供了以下关于网络编程的特性： 非阻塞i/o。我们可以通过F_SETFL命令设置O_NONBLOCK来设置套接字为非阻塞型； fcntl函数（续） 用fcntl来使能非阻塞i/o的典型代码： int flags; if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) 0) err_sys(“…”); flags |= O_NONBLOCK; //保留原始状态 if ((flags = fcntl(fd, F_SETFL, flags)) 0) err_sys(“…”); 关闭非阻塞标志方法： flags = ~O_NONBLOCK; //恢复为原始状态 if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) 0) err_sys(“…”); 非阻塞I/O 缺省情况下，套接字是阻塞方式的。可能阻塞的套接字调用分成以下四类： 输入操作：read, readv, recv, recvfrom和recvmsg函数。如果在一个阻塞的tcp套接字上调用这些函数，而且在套接字接收缓冲区中没有数据（或者没有满足条件的数据），进程将在数据到来前睡眠。到来的数据可以是一个字节，也可以是一个tcp分节。阻塞udp套接字将在一个udp数据报到来之前一直处于睡眠状态（在没有设置接收超时的前提下）。（但，在一个非阻塞套接字上，如果输入操作不能被满足，它们会立即返回一个EWOULDBLOCK错误）。 非阻塞I/O（续） 输出操作：write, writev, send, sendto和sendmsg函数。当tcp阻塞套接字从应用进程缓冲区向套接字发送缓冲区拷贝数据，如果发送缓冲区没有空间，进程会一直睡眠到腾出空间（没有设置超时）。对于一个非阻塞套接字而言，上述情况会立即返回一个EWOULDBLOCK错误。由于udp套接字没有发送缓冲区，内核只是拷贝应用进程数据并将其向协议栈下层传递。因此在一个阻塞udp套接字上的输出操作并不会阻塞。 接收外来的连接：accept函数。如果在一个阻塞套接字上调用accept函数，而且没有新的连接，进程会进入睡眠状态（没有设置超时）。如果在一个非阻塞套接字上调用accept，而且没有新的连接，将返回EWOULDBLOCK错误。 非阻塞I/O（续） 初始化外出的连接：用于tcp的connect函数（udp尽管也可以connect，但不是建立一个真正的连接，而仅仅是让内核保存对方的IP和端口号），tcp的连接建立总会使调用进程阻塞起码到服务器的一次往返时间RTT。如果在一个非阻塞的tcp套接字上调用connect，而且连接不能马上建立，连接的建立过程将开始，但返回一个EINPROGRESS错误。 I/O复用概述 问题：并发服务器为多个客户服务： 避免服务器的服务被阻塞，采用并发服务 并发服务器：创建多个描述字，多进程或线程提供服务，这种方法会增加开销。 为每个连接套接字提供一个单独的服务实体（进城或线程），有没有一种没有过多开销的方式呢？ 一个服务实体，但能同时为多个连接提供服务？ I/O复用的