IO多路转换
来源:互联网 发布:手机电话号码数据库 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 11:50
1.引言
当从一个文件描述符读,然后写到另一个文件描述符,可以在下列形式的循环中使用阻塞IO。
while ((n = read(STDIN_FILENO, buf,BUFSIZ)) > 0) if(write(STDOUT_FILENO, buf, n) != n) err_sys("writeerror");
这种形式的阻塞I/O到处可见,如果必须从两(多)个描述符读,那么就可能长时间阻塞在一个描述符上,而另一个(其他)描述符虽然有很多数据却不能得到及时处理。
IO多路转接(I/O Multiplexing),先构造一张有关描述符的列表,然后调用一个函数,直到这些描述符中的一个已准备好进行I/O时,该函数才返回。在返回时,它告诉进程哪些描述符已准备好可以进行I/O。
poll、pselect、和select这三个函数使我们能够执行I/O多路转换。
2.select函数
#include <sys/select.h>int select(int maxfdp1, fd_set *restrictreadfds, fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict exceptfds,structtimeval *restrict tvptr); //返回值:准备就绪的描述符数,若超时则返回0,若出错则返回-1
中间三个参数readfds、writefds和exceptfds是指向描述符集的指针。这三个描述符集说明了我们关心的可读、可写或出于异常条件的各个描述符。每个描述符集存放在一个fd_set数据类型中。这种数据类型为每一可能的描述符保持一位,其实现可如下图所示:
对于fd_set的处理有4个函数:
#include <sys/select.h>int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); //返回值:若fd在描述符集中则返回非0值,否则返回0void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);void FD_ZERO(fd_set *fdset);
声明了一个描述符集之后,必须用FD_ZERO清楚其所有位,然后在其中设置我们关心的各个位。
fd_set rset;int fd;FD_ZERO(&rset);FD_SET(fd,&rset);FD_SET(STDIO_FILENO, &rset);
从select函数返回时,用FD_ISSET测试该集中的一个给定为是否仍旧设置:
if(FD_ISSET(fd, &rset)){……..}
这样就可以判定那个秒数符已经准备好读(写)。
select的第一个参数maxfdp1的意思是“最大描述符加1”。在三个描述符集中找出最大的描述符加1就是这个参数的值,这样做可以让select搜索的效率提高。
最后一个参数tvptr,指定愿意等待的时间,其结构为:
struct timeval{ long tv_sec;//等待的秒数 long tv_usec;//等待的微秒数}
有三种情况:
tvptr==NULL
永久等待。当所指定的描述符中的一个已经准备好或捕捉到一个信号则返回。如果捕捉到一个信号,则select返回-1,errno设置为EINTR。
tvptr->tv_sec==0 &&tvptr->tv_usec==0
完全不等待。这是得到多个描述符状态而不阻塞select函数的轮询方法。
tvptr->tv_sec!=0 || tvptr->tv_usec!=0
等待指定的秒数和微秒数。当指定的描述符之一已准备好,或当指定的时间值已经超时,或捕捉到信号时,函数返回。在linux下,若在该时间值尚未超过时select就返回,那么将用余留时间更新tvptr指向的结构。
举例:
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <sys/select.h>#include "apue.h"int main(){ fd_set rfds, wfds; int fd, result; char buf[10]; if((fd = open("tempselect", O_CREAT | O_WRONLY, S_IRUSR | S_IWUSR))< 0) err_sys("open tempselect error"); FD_ZERO(&rfds); FD_ZERO(&wfds); FD_SET(fd, &rfds); FD_SET(STDIN_FILENO, &wfds); if((result = select(fd+1, &rfds, &wfds, NULL, NULL)) == -1) perror("select error"); else if(result == 0) printf("no fd ready/n"); else { printf("%d fd(s) ready/n", result); if(FD_ISSET(fd, &rfds)) printf("fd is ready for read/n"); if(read(fd, buf, 10) < 0) perror("read fd error"); if(FD_ISSET(STDIN_FILENO, &wfds)) printf("STDIN is ready for write/n"); } exit(0);}/* 输出为:2 fd(s) readyfd is ready for readread fd error: Bad file descriptorSTDIN is ready for write可以看到select(poll也一样)函数只负责确定read和write操作是否会被阻塞,而不进行文件访问权限检查。如果文件的创建模式为可读(O_RDONLY)的话那么就可以读取了。*/
3.pselect函数
#include <sys/select.h>int pselect(int maxfdp1, fd_set *restrictreadfds, fd_set *restrict writefds,fd_set *restrict exceptfds, const structtimespec *restrict tsptr, const sigset_t *restrictsigmask); //返回值:准备就绪的描述符数,若超时则返回0,若出错则返回-1
pselect它与select的区别在于:
①pselect使用timespec结构指定超时值。timespec结构以秒和纳秒表示时间,而非秒和微秒。
②pselect的超时值被声明为const,这保证了调用pselect不会改变timespec结构。
③pselect可使用一个可选择的信号屏蔽字。在调用pselect时,以原子操作的方式安装该信号屏蔽字,在返回时恢复以前的信号屏蔽字。
4.poll函数
#include <poll.h>int poll(struct pollfd fdarray[], nfds_tnfds, int timeout); 返回值:准备就绪的描述符数,若超时返回0,若出错返回-1
与select不同,poll不是为每个状态构造一个描述符集,而是构造一个pollfd结构数组,每个数组元素指定一个描述符编号以及对其所关心的状态。
struct pollfd{ int fd; /* file descriptor to check, or <0 toignore */ short events; /* events ofinterest on fd */ short revents; /* events thatoccurred on fd */};
fdarray中元素的个数由nfds说明。
pollfd结构中的events告诉内核我们队该描述符关心的是什么。应将其值设定为下表所示的值:
poll函数返回时,内核设置revents成员,以说明对该描述符已经发生了什么事件。
timeout参数说明愿意等待的时间:1)timeout==-1,永久等待;2)timeout==0,不等待;3)timeout>0,等待timeout毫秒。注意:poll的timeout是以毫秒计的。
示例:
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <poll.h>#include "apue.h"int main(){ int fd, result; char buf[10]; struct pollfd fds[2]; if((fd = open("tempselect", O_CREAT | O_WRONLY, S_IRUSR |S_IWUSR)) < 0) err_sys("open tempselect error"); fds[0].fd = fd; fds[0].events = POLLIN; fds[1].fd = STDIN_FILENO; fds[1].events = POLLOUT; if((result = poll(fds, 2, -1)) == -1) perror("poll error"); else { printf("%d fd(s) ready/n", result); if(fds[0].revents == POLLIN) printf("fd is ready for read/n"); if(read(fd, buf, 10) < 0) perror("read fd error"); if(fds[1].revents == POLLOUT) printf("STDIN is ready for write/n"); } exit(0); }/*输出为:2 fd(s) readyfd is ready for readread fd error: Bad file descriptorSTDIN is ready for write*/
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