多路I O復用分析

今天看到乙個i/o效能的問題。就對這個問題思考了下。linux下幾種常見的i/o分析在本部落格此處

分析阻塞、非阻塞i/o，這兩種i/o乙個共同點是，很多i/o中無法確認那些i/o是準備好，只能通過乙個個輪詢的方式，這種方式下，準備好與沒有準備好的i/o均會被輪詢，這種效率極其低下。非同步i/o，提供了一種方式，準備好的i/o，就會傳送乙個訊號給核心，其他時間繼續進行其他的操作，這種方式乙個不好的就是多個i/o同時準備好，發出的訊號不好處理，不知道那個訊號對應於那個描述符。

這樣就思考，能不能有一種i/o呢。只考慮準備好的i/o，沒準備好的i/o，不進行操作。

其實是有的，這種i/o就是多路復用i/o。在處理i/o之前，我們需要呼叫函式進行處理所監控的i/o，判斷讀寫事件，等待其就緒後進行操作。這些函式有select、pselect、poll、epoll（linux2.6核心後支援）。

首先我們來看下select函式，分別需要看傳遞的引數與返回的結果。

傳遞給select的函式，主要告訴核心，我們感興趣的描述符，對於每個描述符，我們所關心的狀態，監控這些i/o需要等待多久。

select函式返回的時候，我們可以知道已經準備好的描述符的數量；對於讀、寫、異常這三個狀態的每乙個，那些描述符已經具備了。

select函式的原型如下：

#includeint select(int maxfdp1,fd_set *restirct readfds,
fd_set *restrict writefds,fd_set *restrict exceptfds,
struct timeval *resttrict tvptr );

這裡需要說明下這個等待時間tvptr。（ps：上面引數中每個指標都新增了關鍵字restrict，限定只有宣告的該指標才能訪問這塊記憶體，其他指標訪問都是無效的。）

當tvptr==null，select函式會永遠等待，直到捕捉到監控的描述符中有準備好的或者乙個出錯訊號，若出錯則返回-1，否則返回準備就緒的描述符的數量；

當tvptr->tv_sec==0 && tvptr->tv_usec==0，select函式不等待，測試所有指定的描述符立刻返回，得到每個描述符的狀態，非阻塞i/o輪詢每個描述符；

當tvptr->tv_sec!=0 || tvptr->tv_usec!=0，select函式會等待指定的時間，超時返回0。如果在等待的時間內有準備好的控制代碼，則返回準備好的控制代碼的數量。在等待的時間內，select函式可以被訊號打斷。

第乙個引數maxfdp1，這個引數的意思是最大的描述符加1，這樣的話就需要在三個集合中找出最大描述符，然後加一傳遞給這個變數。其實這個值可以傳遞乙個預設值，fd_setsize，這是核心維護的乙個常量，其值一般為1024，表示select函式最多可以處理的描述符的個數為1024個。若想要讓核心支援多一些，可以修改此引數。

然後，我們繼續看函式，裡面有三個引數需要注意readfds、writefds、exceptfds，這三個分別表示處於可讀、可寫、異常的控制代碼的集合，這些控制代碼都儲存在乙個叫做fd_set資料型別裡。現在看下關於這個集合的四種基本的操作：

#includeint  fd_isset(int fd,fd_set *fdset);
void fd_set(int fd,fd_set *fdset);
void fd_clr(int fd,fd_set *fdset);
void fd_zero(fd_set *fdset);

首先看第乙個函式，fd_isset該函式用於測試控制代碼fd是否在fdset內，如果再返回乙個非零值，如果不在則返回0。fd_set將控制代碼fd新增到集合fdset中，fd_clr從集合fdset中清除控制代碼fd，fd_zero，初始化集合fdset，使得每個位置都為0.再以往select函式中新增引數為例，詳細了解下操作的過程，可以看下面的**：

fd_set  readset,writeset;
fd_zero(&readset);
fd_zero(&writeset);
fd_set(0,&readset);
fd_set(3,&readset);
fd_set(2,&writeset);
fd_set(4,&writeset);
fd_set(1,&writeset);
select(5,&readset,&writeset,null,null);

下面說下pselect，這是select的乙個公升級版本，提供更加精細的定時操作與訊號遮蔽字，函式原型如下：

int pselect(int maxfdp1,fd_set *restirct readfds,
fd_set *restrict writefds,fd_set *restrict exceptfds,
const struct timespec *resttrict tsptr,const sigset_t *restrict sigmask);

這個函式與select不同的一點是，首先是定時器方面由timeval換成了timespec，這個更加精細，可以精確到微秒級別。還有乙個訊號遮蔽字sigmask。可以以原子的方式安裝訊號遮蔽字，函式返回時恢復以前的訊號遮蔽字。關於怎麼設定訊號遮蔽字，可以看看

這篇部落格。

上面所有的就是對select函式的全部理解。

下面看下另外乙個函式，叫做poll。

#includeint poll(struct pollfd fdarray,nfds_t nfds,int timeout);

poll與select不同的一點，select將描述符按照狀態編入乙個集合中，poll形成乙個pollfd結構陣列，陣列內每個元素指定乙個描述符編號以及對其所關心的狀態。

struct pollfd;

fdarray的元素個數由nfds決定。結構體中的events告訴核心對該描述符應當關心的是什麼，revents是核心操作完後返回值，用以說明核心對該描述符進行了什麼操作。

當乙個描述符被結束通話掉後，不能向描述符寫資料，但是可以讀取檔案描述符的資料。

poll函式的最後乙個timeout，當為-1時候，永遠等待，直到捕捉到訊號，poll返回-1。如果所指定的描述符準備好了，則返回準備好的檔案描述符的個數。當為0的時候，不等待，測試所有描述符並返回，這裡會以非阻塞輪詢的方式處理所有描述符。當timeout大於0，就等待timeout毫秒，超時返回0，否則返回準備好的個數。

最後一種epoll方式，可以看看本部落格前面的總結：epoll

多路I O復用分析

I O多路復用

i o多路復用

I O多路復用

多路I O復用分析

I O多路復用

i o多路復用

I O多路復用

相關推薦