# 网络，第 7 部分：非阻塞 I O，select（）和 epoll > 原文：<https://github.com/angrave/SystemProgramming/wiki/File-System%2C-Part-7%3A-Scalable-and-Reliable-Filesystems> ### 不要浪费时间等待 通常，当您调用`read()`时，如果数据不可用，它将等到数据准备就绪，然后函数返回。当您从磁盘读取数据时，该延迟可能不会很长，但是当您从慢速网络连接读取时，如果数据到达，则可能需要很长时间才能到达该数据。 POSIX 允许您在文件描述符上设置一个标志，以便对该文件描述符的`read()`的任何调用都将立即返回，无论它是否已完成。使用此模式下的文件描述符，您对`read()`的调用将启动读取操作，当它正在工作时，您可以执行其他有用的工作。这称为“非阻塞”模式，因为对`read()`的调用不会阻止。 要将文件描述符设置为非阻塞： ```c // fd is my file descriptor int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0); fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK); ``` 对于套接字，可以通过将`SOCK_NONBLOCK`添加到`socket()`的第二个参数，在非阻塞模式下创建它： ```c fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK, 0); ``` 当文件处于非阻塞模式并且您调用`read()`时，它将立即返回任何可用的字节。假设已从套接字另一端的服务器到达 100 个字节，并调用`read(fd, buf, 150)`。 Read 将立即返回值 100，这意味着它会读取您要求的 150 个字节中的 100 个。假设您尝试通过调用`read(fd, buf+100, 50)`来读取剩余数据，但最后 50 个字节仍未到达。 `read()`将返回-1 并将全局错误变量 **errno** 设置为 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。这是系统告诉你数据尚未准备好的方式。 `write()`也适用于非阻塞模式。假设您要使用套接字将 40,000 个字节发送到远程服务器。系统一次只能发送这么多字节。通用系统一次可以发送大约 23,000 个字节。在非阻塞模式下，`write(fd, buf, 40000)`将返回它能够立即发送的字节数，或大约 23,000。如果你再次调用`write()`，它将返回-1 并将 errno 设置为 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。这是系统告诉你它仍然忙于发送最后一块数据的方式，并且尚未准备好发送更多数据。 ### 如何检查 I / O 何时完成？ 有几种方法。让我们看看如何使用 _ 选择 _ 和 _epoll_ 来做到这一点。 #### 选择 ```c int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); ``` 给定三组文件描述符，`select()`将等待任何这些文件描述符变为“就绪”。 * `readfds` - 当有数据可以读取或达到 EOF 时，`readfds`中的文件描述符就绪。 * `writefds` - 当对 write（）的调用成功时，`writefds`中的文件描述符就绪。 * `exceptfds` - 系统特定的，没有明确定义。只需为此传递 NULL。 `select()`返回准备好的文件描述符总数。如果它们在 _ 超时 _ 定义的时间内没有准备就绪，它将返回 0.在`select()`返回后，调用者需要遍历 readfds 和/或 writefds 中的文件描述符以查看哪些文件描述符准备好了。由于 readfds 和 writefds 同时充当输入和输出参数，当`select()`指示存在准备好的文件描述符时，它将覆盖它们以仅反映​​准备好的文件描述符。除非调用者只打算调用`select()`一次，否则在调用它之前保存 readfds 和 writefds 的副本是个好主意。 ```c fd_set readfds, writefds; FD_ZERO(&readfds); FD_ZERO(&writefds); for (int i=0; i < read_fd_count; i++) FD_SET(my_read_fds[i], &readfds); for (int i=0; i < write_fd_count; i++) FD_SET(my_write_fds[i], &writefds); struct timeval timeout; timeout.tv_sec = 3; timeout.tv_usec = 0; int num_ready = select(FD_SETSIZE, &readfds, &writefds, NULL, &timeout); if (num_ready < 0) { perror("error in select()"); } else if (num_ready == 0) { printf("timeout\n"); } else { for (int i=0; i < read_fd_count; i++) if (FD_ISSET(my_read_fds[i], &readfds)) printf("fd %d is ready for reading\n", my_read_fds[i]); for (int i=0; i < write_fd_count; i++) if (FD_ISSET(my_write_fds[i], &writefds)) printf("fd %d is ready for writing\n", my_write_fds[i]); } ``` [有关 select（）](http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/select.html)的更多信息 ## epoll 的 _epoll_ 不是 POSIX 的一部分，但它受 Linux 支持。这是一种等待许多文件描述符的更有效方法。它会告诉你准确的描述符。它甚至为您提供了一种方法，可以使用每个描述符存储少量数据，如数组索引或指针，从而可以更轻松地访问与该描述符关联的数据。 要使用 epoll，首先必须使用 [epoll_create（）](http://linux.die.net/man/2/epoll_create)创建一个特殊的文件描述符。您不会读取或写入此文件描述符;你只需将它传递给其他 epoll_xxx 函数并在结尾处调用 close（）。 ```c epfd = epoll_create(1); ``` 对于要使用 epoll 监视的每个文件描述符，您需要使用 [epoll_ctl（）](http://linux.die.net/man/2/epoll_ctl)和`EPOLL_CTL_ADD`选项将其添加到 epoll 数据结构中。您可以向其添加任意数量的文件描述符。 ```c struct epoll_event event; event.events = EPOLLOUT; // EPOLLIN==read, EPOLLOUT==write event.data.ptr = mypointer; epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, mypointer->fd, &event) ``` 要等待某些文件描述符准备就绪，请使用 [epoll_wait（）](http://linux.die.net/man/2/epoll_wait)。它填充的 epoll_event 结构将包含您在添加此文件描述符时在 event.data 中提供的数据。这使您可以轻松查找与此文件描述符关联的自己的数据。 ```c int num_ready = epoll_wait(epfd, &event, 1, timeout_milliseconds); if (num_ready > 0) { MyData *mypointer = (MyData*) event.data.ptr; printf("ready to write on %d\n", mypointer->fd); } ``` 假设您正在等待将数据写入文件描述符，但现在您要等待从中读取数据。只需将`epoll_ctl()`与`EPOLL_CTL_MOD`选项一起使用即可更改您正在监控的操作类型。 ```c event.events = EPOLLOUT; event.data.ptr = mypointer; epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, mypointer->fd, &event); ``` 要从 epoll 中取消订阅一个文件描述符，同时保留其他文件描述符，请将`epoll_ctl()`与`EPOLL_CTL_DEL`选项一起使用。 ```c epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, mypointer->fd, NULL); ``` 要关闭 epoll 实例，请关闭其文件描述符。 ```c close(epfd); ``` 除了非阻塞`read()`和`write()`之外，对非阻塞套接字的`connect()`的任何调用也将是非阻塞的。要等待连接完成，请使用`select()`或 epoll 等待套接字可写。 ## 有趣的 Blogpost 关于边缘情况与选择 [https://idea.popcount.org/2017-01-06-select-is-fundamentally-broken/](https://idea.popcount.org/2017-01-06-select-is-fundamentally-broken/)