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Linux下的非阻塞IO(一)

inevermore
 inevermore
发布于 2015/03/19 00:44
字数 647
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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。

© 著作权归作者所有

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