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贵阳疫情最新消息_网络设计工资高吗_河源市企业网站seo价格_seo网站优化经理

时间:2025/7/8 22:50:10来源:https://blog.csdn.net/qq_44121078/article/details/142415384 浏览次数:0次
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文章目录

  • 五种 IO 模型和阻塞 IO
    • 1、五种 IO 模型
      • 1.1、阻塞 IO
      • 1.2、非阻塞 IO
      • 1.3、信号驱动 IO
      • 1.4、IO 多路转接
      • 1.5、异步 IO
      • 1.6、总结
    • 2、高级 IO 概念
      • 2.1、同步通信(synchronous communication)和异步通信(asynchronous communication)
      • 2.2、阻塞 IO 和非阻塞 IO
    • 3、其他高级 IO
    • 4、非阻塞 IO
      • 4.1、fcntl
      • 4.2、实现函数 SetNoBlock

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五种 IO 模型和阻塞 IO

IO:Input 和 Output,即输入输出

1、五种 IO 模型

1.1、阻塞 IO

阻塞 IO:在内核将数据准备好之前,系统调用会一直等待。

所有的套接字,默认都是阻塞方式。

阻塞 IO 是最常见的 IO 模型。


1.2、非阻塞 IO

非阻塞 IO:如果内核还未将数据准备好,系统调用仍然会直接返回,并且返回EWOULDBLOCK 错误码。

非阻塞 IO 往往需要程序员循环的方式反复尝试读写文件描述符,这个过程称为轮询。

这对 CPU 来说是较大的浪费,一般只有特定场景下才使用。


1.3、信号驱动 IO

信号驱动 IO:内核将数据准备好的时候,使用 SIGIO 信号通知应用程序进行 IO 操作。


1.4、IO 多路转接

IO 多路转接:虽然从流程图上看起来和阻塞 IO 类似。

实际上最核心在于 IO 多路转接能够同时等待多个文件描述符的就绪状态


1.5、异步 IO

异步 IO:由内核在数据拷贝完成,通知应用程序(而信号驱动是告诉应用程序何时可以开始拷贝数据)。


1.6、总结

任何 IO 过程中,都包含两个步骤。

第一是等待,第二是拷贝。

而且在实际的应用场景中,等待消耗的时间往往都远远高于拷贝的时间。

让 IO 更高效,最核心的办法就是让等待的时间尽量少。


2、高级 IO 概念

2.1、同步通信(synchronous communication)和异步通信(asynchronous communication)

同步和异步关注的是消息通信机制

  • 所谓同步,就是在发出一个调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。但是一旦调用返回,就得到返回值了。换句话说,就是由调用者主动等待这个调用的结果。
  • 异步则是相反,调用在发出之后,这个调用就直接返回了,所以没有返回结果。换句话说,当一个异步过程调用发出后,调用者不会立刻得到结果而是在调用发出后,被调用者通过状态、通知来通知调用者,或通过回调函数处理这个调用。

这里要注意区分进程间的同步,这是两个不相干的概念。

  • 进程/线程同步也是进程/线程之间直接的制约关系。
  • 是为完成某种任务而建立的两个或多个线程,这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。尤其是在访问临界资源的时候。

2.2、阻塞 IO 和非阻塞 IO

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果(消息,返回值)时的状态。

  • 阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起,调用线程只有在得到结果之后才会返回。
  • 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前,该调用不会阻塞当前线程。

3、其他高级 IO

非阻塞 IO,纪录锁,系统 V 流机制,I/O 多路转接(也叫 I/O 多路复用),readv 和 writev 函数以及存储映射 IO(mmap),这些统称为高级 IO。

我们此处重点讨论的是 I/O 多路转接。


4、非阻塞 IO

4.1、fcntl

一个文件描述符,默认都是阻塞 IO。

函数原型如下:

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

传入的 cmd 的值不同,后面追加的参数也不相同。

fcntl 函数有 5 种功能:

  • 复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD)
  • 获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD 或 F_SETFD)
  • 获得/设置文件状态标记(cmd=F_GETFL 或 F_SETFL)
  • 获得/设置异步 I/O 所有权(cmd=F_GETOWN 或 F_SETOWN)
  • 获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK 或 F_SETLKW)

我们此处只是用第三种功能,获取/设置文件状态标记,就可以将一个文件描述符设置为非阻塞。


4.2、实现函数 SetNoBlock

基于 fcntl,我们实现一个 SetNoBlock 函数,将文件描述符设置为非阻塞。

NoBlock.hpp文件:

#pragma once#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
void SetNonBlock(int fd)
{int f1 = ::fcntl(fd, F_GETFL); // 获取标记位if (f1 < 0)return;::fcntl(fd, F_SETFL, f1 | O_NONBLOCK);
}

使用 F_GETFL 将当前的文件描述符的属性取出来(这是一个位图)

然后再使用 F_SETFL 将文件描述符设置回去

设置回去的同时,加上一个O_NONBLOCK 参数


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