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linux异步IO

發布時間：2023/12/10 64 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 linux异步IO 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

異步IO

回顧同時讀鍵盤、鼠標的方法

多進程

多線程

將“讀鼠標”和“讀鍵盤”設置為非阻塞

多路IO(select、poll機制)

異步IO

異步IO的原理

前面四種方式都是主動去讀，對于read函數來說它并不知道是不是一定有數據，如果有數據就讀到數據，沒有數據要么阻塞直到讀到數據為止，要么不阻塞。

這就好比我想去澡堂洗澡，我不知道有沒有位置，我去了后如果有位置我就立即洗澡(立即讀數據)，如果沒有位置要么等(阻塞讀)，要么離開過段時間再來看(非阻塞讀)。

實際上除了以上描述符的方式外，還有另外一種聰明的方式，那就是使用異步IO的方式來實現。

異步IO的原理就是，底層把數據準備好后，內核就會給進程發送一個“異步通知的信號”通知進程，表示數據準備好了，然后調用信號處理函數去讀數據，在沒有準備好時，進程忙自己的事情。

這就好比我跟澡堂老板說一聲“有位置了打電話給我哈”，我就會去該干嘛就干嘛，等老板通知我了我就知道有位置了，這樣的方式不就更好嗎?

比如使用異步IO讀鼠標，底層鼠標驅動就把數據準備好后，會發一個“SIGIO”(異步通知的信號)給進程，進程調用捕獲函數讀鼠標，讀鼠標的SIGIO捕獲函數需要我們自己定義。

使用異步IO方式讀鼠標讀鍵盤

進程正常阻塞讀鍵盤，然后將讀鼠標設置為異步IO方式。

進程正常阻塞讀鍵盤時，如果鼠標沒有數據的話，進程不關心讀鼠標的事情，如果鼠標數據來了，底層鼠標驅動會向

進程發送一個SIGIO信號，然后調用注冊的SIGIO信號捕獲函數讀鼠標數據。

當然也可以反過來，進程正常阻塞讀鼠標，然后將讀鍵盤設置為異步IO方式。

異步IO這個名字怎么理解?

比如以異步IO方式讀鼠標數據為例，如果知道什么時候數據會來，等這個時間到時再去讀數據，這就是步調統一的同步讀。

如果不知道什么時候會有數據來，這種就只能是什么時候數據來了就什么時候讀，這種就是異步讀。

之所以叫異步，是因為我不知道你什么時候來，沒辦法統一步調(異步的)，只能是隨時來隨時讀。

使用異步IO要有兩個前提

底層驅動必須要有相應的發送SIGIO信號的代碼，只有這樣當底層數據準備好后，底層才會發送SIGIO信號給進程。

我們之所以可以對鼠標設置異步IO，是因為人家在實現鼠標驅動時，有寫發送SIGIO信號的代碼，如果驅動程序時我們自己寫的，發送SIGIO的代碼就需要我們自己來寫。

應用層必須進行相應的異步IO設置，否則后者無法使用異步IO。
應用層進行異步IO設置時，使用的也是fcntl函數。

使用異步IO，應用層的設置步驟

調用signal函數對SIGIO信號設置捕獲函數

在捕獲函數里面實現讀操作，比如讀鼠標。

使用fcntl函數，將接收SIGIO信號的進程設置為當前進程

如果不設置，底層驅動并不知道將SIGIO信號發送給哪一個進程
fcntl(mousefd, F_SETOWN, getpid()); /* 將當前進程的進程號告訴給內核 */

F_GETOWN

獲取當前在文件描述符 fd上接收到SIGIO 或 SIGURG事件信號的進程ID或進程組，arg忽略。

F_SETOWN

設置在文件描述符fd上接收SIGIO 或 SIGURG事件信號的進程ID或進程組ID，值為arg。

使用fcntl函數，對文件描述符增設O_ASYNC的狀態標志，讓fd支持異步IO

mousefd = open("/dev/input/mouse1", O_RDONLY);
flag = fcntl(mousefd, F_GETFL);
flag |= O_ASYNC; //補設O_ASYNC
fcntl(mousefd, F_SETFL, flag);/* 設置進程啟用異步通知功能 */

代碼演示：

void signal_fun(int signo) {int buf;int ret = 0;if (SIGIO == signo){bzero(&buf, sizeof(buf));ret = read(mousefd, &buf, sizeof(buf));if (ret > 0) printf("%d\n", buf);} }int main(int argc, char *argv[]) {int ret = 0;char buf[100] = {0};struct pollfd fds[2];mousefd = open("/dev/input/mouse0", O_RDONLY);if (mousefd == -1) print_err("open /dev/input/mouse0 fail", __LINE__, errno);/* 為SIGIO設置捕獲函數，在捕獲函數里面讀鼠標 */signal(SIGIO, signal_fun);/* 告訴鼠標驅動，它發送的SIGIO信號由當前進程接收 */fcntl(mousefd, F_SETOWN, getpid());/* 對mousefd進行設置讓其支持異步IO */int flag = fcntl(mousefd, F_GETFL);flag |= O_ASYNC;fcntl(mousefd, F_SETFL, flag);while(1){bzero(buf, sizeof(buf));ret = read(0, buf, sizeof(buf));if (ret > 0) printf("%s\n", buf);}return 0; }