一、非阻塞IO的輪詢讀寫

---如果當(dāng)前進(jìn)程有多個輸入終端和多個輸出終端呢？
while((n=read(STDIN_FILENO,buf,buf_size))>0){
? ?if(write(STDOUT_FILENO,buf,n)!=n)
? ? ?err_sys("write_error") }
1、以上結(jié)構(gòu)可以看出，當(dāng)前進(jìn)程具有一個輸入終端（文件）和一個輸出終端（文件）
會很有可能會發(fā)生阻塞。降低了程序的吞吐量，可以采用非阻塞IO解決。
2、如果當(dāng)前進(jìn)程有多個輸入或者輸出呢？
---可以考慮利用多個線程來解決，線程同步的復(fù)雜性，
---可以考慮多進(jìn)程解決,同樣存在父子進(jìn)程之間的信號同步問題

依然利用一個進(jìn)程，利用非阻塞的文件描述符，遍歷每個文件描述符號進(jìn)行非阻塞IO，缺點是浪費CPU資源。

二、異步IO

?非阻塞IO并不是異步IO，切記！！！！！
?非阻塞IO只是調(diào)用時，函數(shù)會立刻或延遲返回，當(dāng)條件不滿足時，不會一直阻塞。
?異步IO是指將當(dāng)前進(jìn)程告訴內(nèi)核，我對哪個文件描述符的讀/寫感興趣，請在條件滿足時通過信號告訴我，
?我去利用預(yù)先定義的函數(shù)去處理。避免了輪詢，節(jié)省CPU資源。
?但同樣存在一些問題：
?1、設(shè)備范圍有限制，可能只對網(wǎng)絡(luò)或終端設(shè)備文件描述符號有效，針對類似設(shè)備才會有信號
?2、條件滿足信號對整個進(jìn)程只有一個，與進(jìn)程打開的文件描述符數(shù)量相比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為了區(qū)分是哪一個描述符準(zhǔn)備好了
? ?，仍然需要將這兩個描述符設(shè)置為非阻塞的，非阻塞IO嘗試輪詢。
三、select/poll/pselect
?針對異步IO的問題，系統(tǒng)提供了IO多路轉(zhuǎn)接。
?select(int maxfdcode,fd_set * readfds,fd_set * writefds,
? ? ?fd_set * exceptfds,struct timeval *tvptr)
?（一）原理
? select我們需要告訴內(nèi)核：
? 1、我們關(guān)心的文件描述符
? 2、對每個描述符，我們關(guān)心的條件，是讀條件滿足還是寫條件滿足，還是異常條件滿足
? 3、我們獲取條件滿足的信息，愿意等待多長時間
? 從select返回后，內(nèi)核會告訴我們：
? 1、已經(jīng)準(zhǔn)備好的描述符總數(shù)量
? 2、對于讀寫或異常這三個條件中的每一個，哪些描述符已經(jīng)準(zhǔn)備好
?利用以上返回消息，就可以調(diào)用相應(yīng)的IO函數(shù)，一般是read/write,因為確信該函數(shù)不會阻塞。

?（二）參數(shù)解釋
? 2、fd_set:可以理解為一個文件描述符位列表，位置索引就是文件描述符編號。
? ? ? ? ? ? 如果對某個文件描述符感興趣就設(shè)置相應(yīng)編號索引對應(yīng)的位為1。
? ? ? ? ? ? 當(dāng)條件滿足時，內(nèi)核會設(shè)置相應(yīng)的位為0，當(dāng)返回時，我們就可以判斷出是哪一個描述符準(zhǔn)備好了。
? 1、maxfdcode：是我們感興趣的描述符最大編號+1，因為是從0開始的。目的是減少內(nèi)核掃描的范圍。
? 3、tvptr：如果為NULL，永久等待；如果為0，立即返回不等待；如果》0，就是等待指定時間后返回，無論是否有滿足條件
? ? ? ? ? ?存在。
? 4、返回值：0表示沒有滿足條件存在，大于0表示有滿足條件存在，-1表示有錯
? 5、如果fd_set都設(shè)置為NULL，等加于sleep,精度更高

?（三）感興趣文件描述符設(shè)置

? FD_ISSET(int fd,fd_set *fds):判斷一個文件描述符，是否依然在描述符號條件集合中打開著或者說是條件不滿足。
? FD_ZERO（fd_set *fds）：清零，需要重新注冊感興趣的文件描述符。第一步就是要作的。
? FD_SET（int fd,fd_set *fds）：注冊感興趣條件的文件描述符
? FD_ClR（int fd,fd_set *fds）：注銷感興趣條件的文件描述符
? (四、poll)
? 利用一個描述符列表，代替三個條件列表，更簡單
? 列表中每個元素是一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):描述符編號，興趣事件集合，當(dāng)前發(fā)生的事件


四、再論異步IO，重點asio
? ?int aio_read(struct aiocb *aiocb)
? ?int aio_write(struct aiocb *aiocb)
? ?--成功返回操作被系統(tǒng)放入操作請求隊列中
? ?--次(const struct aiocb *aiocb)--返回同步操作的完成狀態(tài) 0-ok -1-fail EINPROGRESS-處理中
? ?--aio_return(const struct aiocb *aiocb)--利用上步驟判斷，同步操作成功后調(diào)用一次，
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 返回read/write正確調(diào)用的返回值(比如讀取的字節(jié)數(shù)量)，出錯返回-1
? ?--aio_suspend(struct aiocb *aiocbstruct aiocb[] * aiocbs,nsize,timeout)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? --等待異步IO的完成。如果超時沒有任何完成，那么返回-1，errno-EAGAIN
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?-任何一個完成，都返回0
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?-都完成直接返回
? ?--aio_cancel(int fd,const struct aiocb *aiocbstruct aiocb * aiocb)--調(diào)用后，利用aio_error檢查，發(fā)回ECANCELEDconst struct aiocb *aiocb
? ? ? ? ? ? ? ?struct aiocb *aiocbstruct aiocb *aiocbstruct aiocb *aiocbstruct aiocb *aiocbstruct aiocb *aiocb)
? ?可以后跟 aio_fsync（int op,struct aiocb *aiocb）同步或者異步同步文件到存儲
? ?（一） 參數(shù)aiocb
? ?
? ?
? ?

五、更狠的列表IO，批量操作，異步通知
? ?int lio_listio(mode,aiocb[] *aiocbs,nsize,struct sigevent sigevent)
? ? --aio控制塊中的aio_lio_opcode會表明當(dāng)前的動作，是讀還是寫，如果是讀，那么就會去調(diào)用aio_read方法，寫同理。
? ? --mode 決定是否異步，如果是NOWIAT，那么立即返回，IO請求入隊
? ? --sigevent是在列表中所有IO完成后，才會得到通知調(diào)用，這不會妨礙各個IO請求的異步通知，適合于完成后作一些處理
const struct aiocb *aiocb
?

?

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/justart/p/7805548.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的非阻塞IO与异步IO的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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