Linux的Socket IO模型趣解

2019-10-13 17:07:06于丽

这种模式在没有数据可以接收时,可以进行其他的一些操作,比如有多个socket时,可以去查看其他socket有没有可以接收的数据;实际应用中,这种I/O模型的直接使用并不常见,因为它需要不停的查询,而这些查询大部分会是无必要的调用,白白浪费了系统资源;非阻塞I/O应该算是一个铺垫,为I/O复用和信号驱动奠定了非阻塞使用的基础。 

我们可以使用 fcntl(fd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);将套接字标志变成非阻塞,调用recv,如果设备暂时没有数据可读就返回-1,同时置errno为EWOULDBLOCK(或者EAGAIN,这两个宏定义的值相同),表示本来应该阻塞在这里(would block,虚拟语气),事实上并没有阻塞而是直接返回错误,调用者应该试着再读一次(again)。 

这种行为方式称为轮询(Poll),调用者只是查询一下,而不是阻塞在这里死等,这样可以同时监视多个设备: 

while(1)
 {
 非阻塞read(设备1);
 if(设备1有数据到达)
 处理数据;
 
非阻塞read(设备2);
 if(设备2有数据到达)
 处理数据;
 
…………………………
 } 

如果read(设备1)是阻塞的,那么只要设备1没有数据到达就会一直阻塞在设备1的read调用上,即使设备2有数据到达也不能处理,使用非阻塞I/O就可以避免设备2得不到及时处理。非阻塞I/O有一个缺点,如果所有设备都一直没有数据到达,调用者需要反复查询做无用功,如果阻塞在那里,操作系统可以调度别的进程执行,就不会做无用功了,在实际应用中非阻塞I/O模型比较少用 

三、I/O 复用(异步阻塞)模式 

频繁地去收发室对老陈来说太累了,在间隔的时间内能做的事也很少,而且取到信的效率也很低. 

于是,老陈向小区物业提了建议; 

小区物业改进了他们的信箱系统: 

住户先向小区物业注册,之后小区物业会在已注册的住户的家中添加一个提醒装置,每当有注册住房的新的信件来临,此装置会发出 “新信件到达”声,提醒老陈去看是不是自己的信到了。这就是异步阻塞模型。 

在这种模型中,配置的是非阻塞 I/O,然后使用阻塞 select 系统调用来确定一个 I/O 描述符何时有操作。使 select 调用非常有趣的是它可以用来为多个描述符提供通知,而不仅仅为一个描述符提供通知。对于每个提示符来说,我们可以请求这个描述符可以写数据、有读数据可用以及是否发生错误的通知 

I/O复用模型能让一个或多个socket可读或可写准备好时,应用能被通知到; 

I/O复用模型早期用select实现,它的工作流程如下图: