Linux 操作系统多路IO复用
1.多路IO复用
多路I/O复用是通过一种机制,可以监视多个描述符,一旦某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知程序进行相应的读写操作。
这个机制能够通过select/poll/eroll等来使用。这些函数都可以同时监视多个描述符的读写就绪状况,这样,多个描述符的I/O操作都能在一个线程内并发交替地顺序完成。
帮助TCP处理阻塞,多路IO复用是一种集中阻塞的方式!
1.1 Select
select仅仅知道有I/O事件发生了,却并不知道是哪几个文件描述符,我们只能无差别轮询所有流,找出能读出数据。
函数原型:
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
形参:
nfds:轮询的最大文件描述符+1
readfd:监控集合中读变化,列如监控服务器的套接字放到读集合中
writefds:监控集合中描述符的写变化 一般填NULL
exceptfds:监控集合中描述符的异常变化 NULL
timeout:具体填写一下结构体中的成员,表明在指定时间内监控变化,超时直接返回;
赋值为0;表示非阻塞(函数运行时,有描述符变化,得到对应信息,如果没有描述符改变,函数直接返回)
复制NULL:阻塞,select函数运行开始,等待直到描述符发生改变
Struts timeval
{long tv_sec; /* seconds */long tv_usec; /* microseconds */
}
返回值:成功返回发生变化的描述符的个数;超时返回0;失败返回-1
注意:调用一场select只能监控一次描述符的变化,集中的描述符发生改变后,会从集合自动消除,因此需要做好备份。
操作集合相关函数:
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //将 fd 从集合中去除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//判断集合中 fd 是否发生变化, 是返回真
void FD_SET(int fd, fd_set *set);//将 fd 添加到集合中
void FD_ZERO(fd_set *set);//清空集合
1.2 poll
poll 本质上和 select 没有区别, 它将用户传入的数组拷贝到内核空间, 然后查询每个 fd 对应的设备状态, 但是它没有最大连接数的限制, 原因是它是基于链表来存储的。
函数原型:
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
形参:
fds:结构数组,关于监测的描述符的具体描述
struct pollfd
{int fd; //监测的描述符short events;//请求监测的事件short revents;//实际发生的时间,由内核填充
};
events 和revents可用值:

nfds:监测的描述符的个数
timeout:
0 表示非阻塞
>0 指定毫秒数内监测
-1 阻塞等待描述符变化
返回值:成功返回描述符发生的个数,失败返回-1,超时并且没有描述符发生变化返回0。
1.3 epoll
epoll会把那个流发生了怎么的I/O事件通知我们
1.3.1 创建epoll句柄
头文件:
#include <sys/epoll.h>
函数原型:
int epoll_create(int size);
形参:size大于0;(Linux2.6.8 之后, 该值被忽略, 但是填充的值必须大于 0)
返回值:成功返回epoll描述符,失败返回-1
注意:不使用epoll时,记得使用close关闭
int epfd = epoll_create(1);
1.3.2 注册epoll 监控事件
函数原型:
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
形参:
epfd: epoll_create 返回值
op:
EPOLL_CTL_ADD 向 epoll 中注册描述符事件
EPOLL_CTL_DEL 从 epoll 中移除描述符对应的事件, 此时第四个参数写 NULL
fd: 要处理的套接字
event: 由 op 决定
op: EPOLL_CTL_DEL 的话, 填 NULL
EPOLL_CTL_ADD, 此时填写下面的结构体
typedf nuion epoll_date
{void *ptr;int fd;uint32_t u32;uint64_t u64;
}epoll_data_t;struct epoll_event
{uint32_t events;epoll_data data;
};
events:
EPOLLIN: 读操作
EPOLLOUT: 写操作
EPOLLERR: 出错
返回值: 成功返回 0 失败返回-1
1.3.4 等待事件发生
函数原型:
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
形参: epfd: epfd 句柄
events: 是传出参数, 所发生的事件填充到 events 指向的空间,
注意: events 指向的空间在程序中自己定义好
maxevents: 事件中最多有多少描述符;
timeout: >0 在对应的毫秒时间内检测
=0 非阻塞
-1 阻塞, 直到事件发生函数才会返回
返回值: 成功返回描述符发生改变的个数
超时并且没有描述符发生改变返回 0
失败返回-1
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