- I/O多路服用 - 信号驱动I/O - Linux特有的epoll编程接口 O_NONBLOCK非阻塞IO ### 什么是文件描述符？ 文件描述符是用于指代被打开的文件 ### IO多路复用 可以同时检测多个文件描述符，select(), poll();这两个系统调用要么等待文件描述符成为就绪态，要么在调用中设定一个超时时间； #### select ```c // returns number of read file descriptors, 0 on timeout, -1 on error #include <sys/time.h> #include <sys/select.h> int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout) ``` - nfds 需要检测的文件描述符最大符号，通过设置该值，select()变得更加效率，因为不需要检测大于nfds的其他文件描述符号 - readfds 检测输入是否就绪的文件描述符集合（保存结果的地方） - writefds 检测输出是否就绪的文件描述符集合（保存结果的地方） - exceptfds 检测异常情况的文件描述符集合（保存结果的地方） - timeout 为NULL时，select将一直阻塞，timeout结构如下： ```c struct timeval { time_t tv_sec; suseconds_t tv_usec; // 微妙 } ``` 文件描述符集合由宏来操作 ```c #include <sys/select.h> void FD_ZERO(fd_set *fdset) void FD_SET(int fd, fd_set *fdset) void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset) void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset) ``` - FD_ZERO() 将fdset指向的文件描述符集合初始化为空 - FD_SET() 将fd添加到fdset文件描述符集合 - FD_CLR() 将fd从fdset文件描述符集合移除 - FD_ISSET() fd是否为fdset文件描述符集合成员 文件描述符集合容量限制有FD_SETSIZE决定 #### poll ```c // returns number of read file descriptors, 0 on timeout,or -1 on error #include <poll.h> int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout) ``` struct pollfd结构如下： ```c struct pollfd { int fd; short events; short revents; } ``` ### select和poll就绪态 select和poll只会告诉我们IO操作是否阻塞，而不是告诉我们能否成功传输数据 不同类型的描述符 ### 信号驱动 进程可以处理其他任务，当有数据写入到文件描述符时，内核向调用数据的进程发送信号；在检测大量文件描述符时，信号驱动比select()和poll()有优势 ### epoll epoll优点如下： - epoll是Linux特有的，可以同时检测多个文件描述符，并且性能比select()和poll()好； - 支持两种模式，水平触发（level trigger）,边缘触发（edge trigger）,默认是LT模式 #### epoll api ```c int epoll_create(int size) ``` 创建一个epoll句柄，size表示告诉内核要监控多少个fd；创建之后会占用一个fd，在使用晚时需要close掉 ```c int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event) ``` 事件注册函数 - epfd 由epoll_create创建返回的句柄 - op - EPOLL_CTL_ADD 添加一个fd到epfd - EPOLL_CTL_MOD 修改已注册的fd的监听事件 - EPOLL_CTL_DEL 从epfd删除一个fd - fd 需要监听的fd - struct epoll_event *event 监听事件，结构如下： ```c struct epoll_event { __unit32_t events; // 例如EPOLLIN,EPOLLOUT epoll_data_t data; } ``` ```C // 返回需要处理的事件数目 int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *event, int maxevents, int timeout) ``` 等待事件的发生 ### libEvent libEvent提供了检查文件描述符IO事件的抽象；Libevent底层机制能够以透明的方式应用select(),poll(),epoll(),信号驱动等任意一种技术 ### 工作模式（水平触发，边缘触发） - 水平触发：检测到文件描述符有事件发送并通知应用程序，应用程序可以不立即处理事件 - 边缘触发：检测到文件描述符有事件发送并通知应用程序，应用程序必须立即处理事件 各种IO模式通知模式如下： |IO模式|水平触发|边缘触发| |:---:|:---:|:---:| |select(),poll()|Y|N| |信号驱动|N|Y| |epoll|Y|Y|