IO之阻塞與非阻塞比較

2021-06-22 10:58:14 字數 2207 閱讀 6499

對於網路程式設計的更多詳細說明建議參考下面的書籍

《unix網路程式設計》 《tcp/ip 詳解》 《unix環境高階程式設計》

非阻塞io和阻塞io:

在網路程式設計中對於乙個網路控制代碼會遇到阻塞io和非阻塞io的概念, 這裡對於這兩種socket先做一下說明

基本概念:socket的阻塞模式意味著必須要做完io操作(包括錯誤)才會返回。 非阻塞模式下無論操作是否完成都會立刻返回,需要通過其他方式來判斷具體操作是否成功。

設定:

一般對於乙個socket是阻塞模式還是非阻塞模式有兩種方式 fcntl設定和recv,send系列的引數.

fcntl函式可以將乙個socket控制代碼設定成非阻塞模式:

flags = fcntl(sockfd, f_getfl, 0); fcntl(sockfd, f_setfl, flags | o_nonblock); 設定之後每次的對於sockfd的操作都是非阻塞的

recv, send函式的最後有乙個flag引數可以設定成msg_dontwait臨時將sockfd設定為非阻塞模式,而無論原有是阻塞還是非阻塞。 recv(sockfd, buff, buff_size, msg_dontwait); send(scokfd, buff, buff_size, msg_dontwait);

區別:

讀:讀本質來說其實不能是讀,在實際中, 具體的接收資料不是由這些呼叫來進行,是由於系統底層自動完成的,read也好,recv也好只負責把資料從底層緩衝copy到我們指定的位置. 對於讀來說(read, 或者 recv) ,在阻塞條件下如果沒有發現資料在網路緩衝中會一直等待,當發現有資料的時候會把資料讀到使用者指定的緩衝區,但是如果這個時候讀到的資料量比較少,比引數中指定的長度要小,read並不會一直等待下去,而是立刻返回。read的原則是資料在不超過指定的長度的時候有多少讀多少,沒有資料就會一直等待。所以一般情況下我們讀取資料都需要採用迴圈讀的方式讀取資料,一次read完畢不能保證讀到我們需要長度的資料,read完一次需要判斷讀到的資料長度再決定是否還需要再次讀取。在非阻塞的情況下,read的行為是如果發現沒有資料就直接返回,如果發現有資料那麼也是採用有多少讀多少的進行處理.對於讀而言,阻塞和非阻塞的區別在於沒有資料到達的時候是否立刻返回.

recv中有乙個msg_waitall的引數 recv(sockfd, buff, buff_size, msg_waitall), 在正常情況下 recv是會等待直到讀取到buff_size長度的資料,但是這裡的waitall也只是盡量讀全,在有中斷的情況下recv還是可能會被打斷,造成沒有讀完指定的buff_size的長度。所以即使是採用recv + waitall引數還是要考慮是否需要迴圈讀取的問題,在實驗中對於多數情況下recv還是可以讀完buff_size,所以相應的效能會比直接read進行迴圈讀要好一些。不過要注意的是這個時候的sockfd必須是處於阻塞模式下,否則waitall不能起作用。

寫:寫的本質也不是進行傳送操作,而是把使用者態的資料copy到系統底層去,然後再由系統進行傳送操作,返回成功只表示資料已經copy到底層緩衝,而不表示資料以及發出,更不能表示對端已經接收到資料.

對於write(或者send)而言,在阻塞的情況是會一直等待直到write完全部的資料再返回.這點行為上與讀操作有所不同,究其原因主要是讀資料的時候,通常剛開始我們並不知道要讀的資料的長度,而是在資料的頭部設定了乙個長度,在讀完指定長度的頭部後,才知道整個要讀的資料長度。如果一開始就貿然設定乙個要讀的資料長度,然後像阻塞的write那樣去等讀完,則很可能會造成死迴圈;而對於write, 由於需要寫的長度是已知的,所以可以一直再寫,直到寫完.不過問題是write是可能被打斷造成write一次只write一部分資料, 所以write的過程還是需要考慮迴圈write, 只不過多數情況下一次write呼叫就可能成功。

非阻塞寫的情況下,是採用可以寫多少就寫多少的策略.與讀不一樣的地方在於,有多少讀多少是由網路傳送端是否有資料傳輸到本地核心快取為準。但是對於可以寫多少是由本地的網路堵塞情況為標準的,在網路阻塞嚴重的時候,網路層沒有足夠的記憶體來進行寫操作,這時候就會出現寫不成功的情況,阻塞情況下會盡可能(有可能被中斷)等待到資料全部傳送完畢, 對於非阻塞的情況就是一次寫多少算多少,沒有中斷的情況下也還是會出現write到一部分的情況.

二、同步和阻塞

同步與非同步是對應的,它們是執行緒之間的關係,兩個執行緒之間要麼是同步的,要麼是非同步的。

阻塞與非阻塞是對同乙個執行緒來說的,在某個時刻,執行緒要麼處於阻塞,要麼處於非阻塞。

阻塞是使用同步機制的結果,非阻塞則是使用非同步機制的結果。

IO之阻塞與非阻塞比較

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