Linux基础之I/O复用

最好的参考资料：
1.网络资料。
2.UNP v1第6章 。（注：UNIX 网络编程，很经典的书，推荐！！）

第一条：概述

复用是个伟大的概念呀！什么是I/O复用（I/O multiplexing）呢？具体点就是当你编写的程序需要同时处理多个描数字（socket或file或device），你又不知道什么时候应该（比方说有数据可以读了）去操作（读/写）哪个描数字。这时候I/O复用就需要登场了。

UNPv1给出了定义。I/O复用是一种让进程预先“警告”内核能力，使得内核一旦发现进程预先告知时指定的一个或多个I/O条件（就是描述符）就绪（可以读/写了），内核就通知进程。

linux有4个调用可实现I/O复用:select、poll继承自Unix系统。pselect是select到Posix版。epoll是linux2.6内核特有的。

第二条：I/O模型

(1)一般输入操作通常包含如下两个阶段，请谨记：
1、等待数据准备好。

2、内核到进程的数据拷贝。

(2)例如对于socket上的输入操作:
1、数据从网络到达，当数据到达时，收集到内核中相应的缓冲区。

2、从内核缓冲区拷贝数据到进程端口缓冲区中。

(1)UNPv1当中总结了Unix的I/O模型：

1、阻塞I/O：进程被阻塞I/O系统调用上(read、write、sendto、recvfrom等等)直到I/O条件就绪(可读/写或异常)处理完，处理后从I/O系统调用返回进程。
2、非阻塞I/O。就是采用轮询方式调用非阻塞I/O系统调用。
3、I/O复用。
4、信号驱动I/O。类似于I/O复用，当I/O条件就绪时使用信号通知进程去调用I/O系统调用处理。
5、异步I/O。通过aio_read告诉内核怎么处理，我们就不管了，内核处理完了后发个信号告诉我们，也可以用其他方式在处理完通知我们。

注：I/O系统调用是否阻塞，仅取决于他们操作的描数字是否是阻塞的。fcntl可设定。

原文：

• blocking I/O

  
  

• nonblocking I/O

  
  

• I/O multiplexing (select and poll)

  
  

• signal driven I/O (SIGIO)

  
  

• asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)

  
  

(2)这6种I/O模型分为2类：

同步I/O模型：第1～4 I/O模型。这5种I/O模型，说到底，I/O调用还是要用户进程自己调用，被阻塞。
异步I/O模型：第5种I/O模型。I/O调用由内核执行，进程不被阻塞。
Posix关于同步I/O（synchronous I/O操作、异步I/O（asynchronous I/O）操作这两个术语的定义如下：
同步I/O操作：导致请求进程阻塞，直到I/O操作完成。
异步I/O操作：不导致进程阻塞。

注：鉴别是否是异步I/O操作，只要看I/O操作是谁执行。

以下还未认真理解分析。

poll

 
#include <poll.h>
(0)int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout);//epoll是poll的增强版
 
(0.1)参数fds是指向struct pollfd的数组。他是poll的核心。  
struct pollfd{//每个描述符对应一个struct pollfd结构。
    int fd; //我们关心的描述符。
    short int events; //描述符关心的事件
    short int revents; //poll返回时，返回描述符fd发生的时间。
  };
成员events和revents的值如下：
 
 
#define POLLIN 0x001 //可读
#define POLLPRI 0x002 //带外数据到达
#define POLLOUT 0x004 可写
#if defined __USE_XOPEN || defined __USE_XOPEN2K8  //很少用
# define POLLRDNORM 0x040 //一般数据可读
# define POLLRDBAND 0x080 //优先级带数据可读
# define POLLWRNORM 0x100 //一般数据可读
# define POLLWRBAND 0x200 //优先级数据可写
#endif
#ifdef __USE_GNU
# define POLLMSG 0x400
# define POLLREMOVE 0x1000
# define POLLRDHUP 0x2000
#endif
 
#define POLLERR 0x008 错误
#define POLLHUP 0x010 挂起
#define POLLNVAL 0x020 //无效描述符等
 
(0.2)参数nfds：指名数组大小。
(0.3)参数timeout：超时时间。取值如下，单位为毫秒：
INFTIM：永远等待。linux没有定义此值，手动定义为-1即可。
0：立即返回，不阻塞进程。
>0:等待指定毫秒数。
第五条：FAQ
1、epoll是poll的加强版。
 
 
2、poll没有select 的描述符上限限制。描述符个数上限只和内存大小结构，即内存中struct pollfd 的个数。