堵塞与非堵塞IO模式详解

    在网络编程中对于一个网络句柄会遇到阻塞IO 和非阻塞IO 的概念, 这里对于这两种socket 先做一下说明：

阻塞IO:socket 的阻塞模式意味着必须要做完IO 操作（包括错误）才会返回。

    非阻塞IO:非阻塞模式下无论操作是否完成都会立刻返回，需要通过其他方式来判断具体操作是否成功。(对于connect，accpet操作，通过select判断，对于recv，recvfrom，send，sendto通过返回值+错误码来判断)。

    对于一个socket 是阻塞模式还是非阻塞模式的处理方法很简单，可以用fcntl来设置，参数F_GETFL获取flags,F_SETFL设置flags|O_NONBLOCK，同时，recv,send 时使用非阻塞的方式读取和发送消息，即flags设置为MSG_DONTWAIT实现。下面是用fcntl 函数将一个socket 句柄设置(非)阻塞的I/O模式:

flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);  //获取文件的flags值。  fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);   //设置成非阻塞模式；  flags  = fcntl(sockfd,F_GETFL,0);  fcntl(sockfd,F_SETFL,flags&~O_NONBLOCK);    //设置成阻塞模式；/*并在接收和发送数据时将recv, send 函数的最后有一个flag 参数设置成MSG_DONTWAIT*/recv(sockfd, buff, buff_size,MSG_DONTWAIT);     //非阻塞模式的消息发送send(scokfd, buff, buff_size, MSG_DONTWAIT);   //非阻塞模式的消息接受

    而对于文件的阻塞模式还是非阻塞模式，有两种方法：

方法1、open时，使用O_NONBLOCK；

方法2、fcntl设置，使用F_SETFL，flags|O_NONBLOCK；

    对于消息队列消息的发送与接受设置如下：

msgsnd(sockfd,msgbuf,msgsize(不包含类型大小),IPC_NOWAIT)  //非阻塞

msgrcv(scokfd,msgbuf,msgsize(**),msgtype,IPC_NOWAIT)       //阻塞

 

阻塞和非阻塞的区别在于没有数据到达的时候是否立刻返回，前者等待，后者返回。

    读(read/recv/msgrcv):读的本质来说其实不能是读,在实际中, 具体的接收数据不是由这些调用来进行,是由于系统底层自动完成的。read 也好,recv 也好只负责把数据从底层缓冲copy 到我们指定的位置.

    对于读来说(read, 或者recv)，阻塞情况下， read/recv/msgrcv的行为如下:

1、如果没有发现数据在网络缓冲中会一直等待，

2、当发现有数据的时候会把数据读到用户指定的缓冲区，但是如果这个时候读到的数据量比较少，比参数中指定的长度要小，read 并不会一直等待下去，而是立刻返回。

    read 的原则则是数据在不超过指定的长度的时候有多少读多少，没有数据就会一直等待。所以一般情况下，我们读取数据都需要采用循环读的方式读取数据，因为一次read 完毕不能保证读到我们需要长度的数据，read 完一次需要判断读到的数据长度再决定是否还需要再次读取。

    在非阻塞的情况下，读的行为如下：

1、如果发现没有数据就直接返回，

2、如果发现有数据那么也是采用有多少读多少的进行处理。

所以，read 完一次需要判断读到的数据长度再决定是否还需要再次读取。

 

    对于读而言，阻塞和非阻塞的区别在于没有数据到达的时候是否立刻返回，recv 中有一个MSG_WAITALL 的参数:recv(sockfd, buff, buff_size, MSG_WAITALL),在正常情况下recv 是会等待直到读取到buff_size 长度的数据，但是这里的WAITALL 也只是尽量读全，在有中断的情况下recv 还是可能会被打断，造成没有读完指定的buff_size的长度。所以即使是采用recv + WAITALL 参数还是要考虑是否需要循环读取的问题，在实验中对于多数情况下recv (使用了MSG_WAITALL)还是可以读完buff_size，所以相应的性能会比直接read 进行循环读要好一些。

    要注意的是使用MSG_WAITALL的时候，sockfd 必须是处于阻塞模式下，否则WAITALL不能起作用。

 

    写(send/write/msgsnd):写的本质也不是进行发送操作,而是把用户态的数据copy 到系统底层去,然后再由系统进行发送操作,send，write返回成功，只表示数据已经copy 到底层缓冲,而不表示数据已经发出,更不能表示对方端口已经接收到数据。

    对于write(或者send)而言，在阻塞情况下，write会将数据发送完 (不过可能被中断) ，若阻塞是会一直等待，直到write 完全部的数据再返回，这点行为上与读操作有所不同。

    读，究其原因主要是读数据的时候我们并不知道对端到底有没有数据，数据是在什么时候结束发送的，如果一直等待就可能会造成死循环，所以并没有去进行这方面的处理；

    而对于write, 由于需要写的长度是已知的，所以可以一直再写，直到写完．不过问题是write 是可能被打断吗，造成write 一次只write 一部分数据, 所以write 的过程还是需要考虑循环write, 只不过多数情况下一次write 调用就可能成功.

     非阻塞写的情况下，是采用可以写多少就写多少的策略．与读不一样的地方在于，有多少读多少是由网络发送的那一端是否有数据传输到为标准，但是对于可以写多少是由本地的网络堵塞情况为标准的，在网络阻塞严重的时候，网络层没有足够的内存来进行写操作，这时候就会出现写不成功的情况，阻塞情况下会尽可能(有可能被中断)等待到数据全部发送完毕，对于非阻塞的情况就是一次写多少算多少,没有中断的情况下也还是会出现write 到一部分的情况。