linux系統中的IO操作

同步io分為阻塞io、非阻塞io、訊號驅動的io和多路轉接io。

阻塞io：

一直阻塞程序直到完成io操作。

非阻塞io：

有資料時進行io操作，沒有資料時立即返回不阻塞程序。

訊號驅動io：

當有資料到來是傳送訊號給程序執行io操作，提高cpu的利用率。當設定開啟檔案描述字o_async標誌是可以用於訊號驅動的io操作，也可以用過fcntl()改變檔案標籤，當檔案進行io操作時會產生sigio訊號或套接字有帶外資料到來時會產生sigurg訊號。通過fcntl函式執行f_setown命令可以設定/獲得，接收訊號的程序/程序組id。

具體例項：

/*
* main.c
* * created on: 2023年10月22日
* author: chy
*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include file *file;
void sigfunc(int sig)
} }}int main(int argc,char *argv)

多路轉接io：

處理來自多個通道的輸入，通過select函式告訴呼叫它的程序需要等待io事件的數量。

#include #include int select(int nfds,fd_set *rfds,fd_set *wfds,fd_set *edfs,struct timeval *timeout);
void fd_zero(fd_set *fdset); //初始化描述字為空
void fd_clr(int filedes,fd_set *fdset); //將filedes描述字從fdset描述字集合中清除
int fd_isset(int fileds,fd_set *fdset); //判斷filedes是否屬於fdset所指的描述
void fd_set(int filedes,fd_set *fdset); //將filedes新增到描述字fset所指的集合中
select中的三個測試描述字集合都為空可以做為定時器切精度高於sleep。

非同步io

：能夠在較短時間內從多個接收通道收集大量的資料，非同步io操作在io期間不阻塞發出io請求的程序，其io操作由作業系統派生新的執行緒並行的執行，當io操作結束是傳送訊號給傳送請求io操作的程序通知其io操作完成，程序也可以呼叫aio_suspend阻塞程序等待io操作完成。

#include int aio_write(struct aiocb *aiocbp);//返回實際寫入的位元組數
int aio_read(struct aiocb *aiocbp); //返回實際讀出的位元組數
int lio_listio(int mode,struct aiocb *restrict const list[restrict],int nent,struct sigevent *restrict notification);
int aio_error(struct aiocb *aiocbp); //正在進行io操作返回einprogress
ssize_t aio_return(struct aiocb *aiocbp); //返回讀寫位元組個數
int aio_suspend(const struct aiocb *const list,int nent,const struct timespec *timeout); //掛起呼叫程序直到io完成或時間到期
int aio_sysnc(int op,struct aiocb *aiocbp); //把資料同步到物理磁碟
struct aiocb;
struct sigevent;

具體例項：

/*
* main.c
* * created on: 2023年10月20日
* author: chy
*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define buffer_num 2
#define buffer_size 2048
#define err(msg,f_num) \
}typedef enumbuffer;
typedef struct buffer_t;
static buffer_t buffer[buffer_num];
static sigset_t procmask;
static int write_num = 0;
static int sig_num;
static volatile off_t seek_ptr;
void sig_func(int signo,siginfo_t *info,void *sig)
buffer_t *find_empty_buffer()
buffer[i].state = buffer_full;
buffer[i].fillpt = 0;
sigprocmask(sig_setmask,&procmask,null); //恢復遮蔽非同步寫訊號量
return (&buffer[i]);
}void buffer_flush(buffer_t *temp)
int main(int argc,char *argv)
file_in = open(argv[1],o_rdonly);
err("open file_in faile\n",file_in);
file_out = open(argv[2],o_wronly | o_creat,0777);
err("open file_out faile\n",file_out);
for(i = 0; i < buffer_num; i++)
buffer_opt = find_empty_buffer();
sigemptyset(&procmask);
sigaddset(&procmask,sigrtmin);
sigemptyset(&sig.sa_mask);
sig.sa_flags = sa_siginfo;
sig.sa_sigaction = sig_func;
err("sigaction fail\n",sigaction(sigrtmin,&sig,null));
int read_num;
while(1)
}if(errno == eintr)
break;
else if(read_num < 0 && errno != eintr)
err("read faile\n",-1);
} if(read_num == 0)
} for(i = 0; i < buffer_num; i++)
if(buffer[i].state == buffer_write)
close(file_out);
close(file_in);
printf("this is over\n");
return 1;
}

儲存對映io：傳統io進行讀寫檔案要進行多次系統呼叫，並且把檔案載入到自己的位址空間，其效率低，浪費儲存空間。儲存對映io，系統把檔案的一頁讀取到記憶體，每乙個程序把改頁對映到自己的記憶體空間。對映後不再需要read等系統呼叫，可以通過指令直接訪問。儲存對映分為共享對映和私有對映，共享對映每個程序都能夠改變對映頁的內容，當一頁被重新整理時保回會物理磁碟。私有對映，寫檔案將導致複製該頁的乙個副本，物理磁碟物件本身不改變。

#include void *mmap(void *addr,size_t len,int port,int flags,int filedes,off_t off);
int munmap(void *paddr,size_t len); //刪除對映
int msync(void *addr,size_t len,int flags); //寫入到物理磁碟
addr:對映區在記憶體的起始位址。
len：對映的位元組數。
prot：對映區的保護許可權。
flags：對映區的屬性。
filedes: 已開啟檔案的描述字。
off：檔案要對映的其實位元組位置。

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Linux系統中的I O模型

Linux系統IO目錄檔案操作

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