Unix环境高级编程笔记：12、高级IO

1、非阻塞IO

    系统调用分成“低速”系统调用和其他系统调用。低速系统调用是可能会使进程永远阻塞的一类系统调用

    1）如果某些文件类型(管道、终端设备、网络设备）的数据不存在，则读操作可能会使调用者永远阻塞

    2)如果数据不能立即被上述同样类型的文件接受，则写操作也会使调用者永远阻塞。

    3)在某种条件发生之前，打开某些类型的文件会被阻塞

    4）对已经加上强制性记录锁的文件进行读、写

    5)某些进程间通信函数

 

    非阻塞IO使我们可以调用open read write这样的IO操作，并使这些操作不会永远阻塞。

    给定的描述符指定非阻塞IO

    1）如果调用open获得描述符，则可指定O_NONBLOCK 标志

    2）对于已经打开的描述符，可调用fcntl

 

 

2、IO多路转接

    IO多路转接（IO multiplexing），先构造一张有关描述符的列表，然后调用一个函数，直到这些描述符中的一个已准备好进行IO时，该

函数才返回。在返回时，它告诉进程哪些描述符已准备好可以进行IO

        

    select 和 pselect

    传向select的参数告诉内核：

    1）select 函数使我们可以执行IO多路转接，传向select的参数告诉内核：

    我们所关心的描述符

    2）对于每个描述符我们所关心的状态(是否读一个给定的描述符？是否想写一个给定的描述符？是否关心一个描述符的异常状态)

    3）愿意等待多长时间

    select返回时，内核告诉我们：

    1）已准备好的描述符的数量

    2）对于读、写、异常这三个状态中的每一个，哪些描述符已经准备好。

       /* According to POSIX.1-2001 */

       #include <sys/select.h>

 

       /* According to earlier standards */

       #include <sys/time.h>

       #include <sys/types.h>

       #include <unistd.h>

 

       int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,

                  fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

 

       void FD_CLR(int fd, fd_set *set);

       int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

       void FD_SET(int fd, fd_set *set);

       void FD_ZERO(fd_set *set);

 

       #include <sys/select.h>

 

       int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,

                   fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,

                   const sigset_t *sigmask);

 

 

poll

       #include <poll.h>

 

       int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

 

       #define _GNU_SOURCE

       #include <poll.h>

 

       int ppoll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds,

               const struct timespec *timeout, const sigset_t *sigmask);

 

 

 

3、readn和writen

    管道、FIFO以及某些设备，特别是终端、网络和STREAMS设备有下列二种性质：

    1）一次read操作所返回的数据可能少于所要求的数据，即使还没达到文件尾端也可能是这样。这不是一个错误，应该继续读该设备。

    2）一次write操作的返回值也可能少于指定输出的字节数

 

    通常当读、写一个管道、网络设备或终端时，我们需要考虑这些特性。

    readn和writen的功能是读、写指定的N字节数据，并处理返回值小于要求值的情况。

 

ssize_t      /* Read "n" bytes from a descriptor. */
readn(int fd, void *vptr, size_t n)
{
 size_t nleft;
 ssize_t nread;
 char *ptr;

 ptr = vptr;
 nleft = n;
 while (nleft > 0) {
  if ( (nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0) {
   if (errno == EINTR)
    nread = 0;  /* and call read() again */
   else
    return(-1);
  } else if (nread == 0)
   break;    /* EOF */

  nleft -= nread;
  ptr   += nread;
 }
 return(n - nleft);  /* return >= 0 */
}

 

 

ssize_t      /* Write "n" bytes to a descriptor. */
writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
 size_t  nleft;
 ssize_t  nwritten;
 const char *ptr;

 ptr = vptr;
 nleft = n;
 while (nleft > 0) {
  if ( (nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0) {
   if (nwritten < 0 && errno == EINTR)
    nwritten = 0;  /* and call write() again */
   else
    return(-1);   /* error */
  }

  nleft -= nwritten;
  ptr   += nwritten;
 }
 return(n);
}