Linux - IO

四种典型IO方式

IO：输入输出–过程：等待IO就绪，进行数据拷贝

阻塞：为了完成某功能，发起一个调用，若完成功能条件不具备，则一直等待
非阻塞：发起一个调用，若完成功能条件不具备，则立即报错返回
阻塞与非阻塞：通常用于描述某个接口发起调用后是否能够立即返回
同步：一个功能完成后，才能进行下一个，若不能立即完成则一直等待
异步：发起一个调用，让别人完成具体功能，不用等待功能完成后才能继续推进
同步与异步：通常用于描述功能的完成流程。（外部体现就是功能是否是自己完成的）
异步阻塞与异步非阻塞：
异步阻塞：发起一个调用，让系统完成任务，进程一直等着系统完成任务。
异步非阻塞：发起一个调用，让系统完成任务，进程继续做自己的事情

阻塞IO

阻塞IO：发起IO调用，若IO未就绪（IO条件不具备）则一直等待
优点：流程最为简单
缺点：效率较为低下

非阻塞IO

非阻塞：发起IO调用，若IO未就绪，则立即报错返回
优点：效率相较于阻塞有所提高
缺点：需要循环进行操作，不够实时

信号驱动

信号驱动：自定义IO信号处理，等待IO就绪收到信号打断当前操作进行IO
优点：效率更高，实时性更强
缺点：操作流程更为复杂-需要定于信号处理

异步IO

异步IO：自定义IO信号处理，发起IO调用，调用后立即返回，让系统完成IO，完成后通过信号通知进程。
优点：对于资源利用率极高，效率极高。
缺点：流程最为复杂

多路转接IO

IO多路转接：IO多路复用
作用：针对大量描述符进行IO就绪事件监控，让进程仅仅针对已经就绪了IO事件的描述符进行IO操作，避免了进程对未就绪的描述符进行操作所带来的性能损失或者阻塞。
实现：select、poll、epoll
IO就绪事件：可读，可写，异常

select模型

select模型：针对大量描述符进行IO就绪事件监控
操作流程：
1.定义指定IO事件的描述符集合，将需要监控指定时间的描述符添加到对应集合中
2.发起调用，将需要监控的事件描述符集合拷贝到内核，进行事件监控。若监控超时了都没有描述符就绪则返回，若有描述符就绪了指定监控的事件则返回。在监控调用返回前，都会将描述符集合中没有就绪事件的描述符移除。也就是说，调用返回后，集合中保留的只有就绪的描述符。
3.判断哪个描述符还在哪个集合中，就知道哪个描述符就绪了什么事件，进而进行对应IO操作。

接口

1.定义集合：fd_set rfds, wfds, efds;
2.清空集合：void FD_ZERO(fd_set *set);
3.将描述符添加到集合中：void FD_SET(int fd, fd_set *set);
4.发起监控调用

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

nfds：所有集合中最大的描述符的值+1
readfds / writefds / exceptfds：可读，可写，异常，不监控置空
timeout：监控超时等待时间 struct timeval{tv_usec, tv_sec} 一直等待则置NULL，非阻塞则数据置0
返回值：返回实际就绪的描述符个数；出错返回-1；超时返回0；

5.调用返回后，判断哪个描述符还在集合中确定哪个描述符就绪了什么事件

int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

6.从指定集合中移除指定的描述符

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);