Linux高性能server编程——高级I/O函数



高级I/O函数

pipe函数

pipe函数用于创建一个管道，实现进程间的通信。

#include <unistd.h>

int pipe(int pipefd[2]);

通过pipe函数创建的文件描写叙述符fd[0]和fd[1]分别构成管道的两端，往fd[1]写入的数据能够从fd[0]读出，不能反过来。管道内部传输的数据时字节流，和TCP字节流概念同样，但有差别，管道本身拥有一个容量限制，它规定假设应用程序不将数据从管道读走的话，该管道最多能被写入多少字节的数据。管道容量阿东小默认是65536字节，能够用fcntl函数来改动管道容量。

此外，socket基础API中有一个socketpair函数，可以方便创建双向管道。

#include<sys/types.h>         /* See NOTES*/

#include<sys/socket.h>

intsocketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]);

这里domain仅仅能使用UNIX本地域协议族AF_UNIX，由于我们仅能在本地使用这个双向管道。

dup函数和dup2函数

#include <unistd.h>

int dup(int oldfd);

int dup2(int oldfd, int newfd);

dup函数创建一个新的文件描写叙述符，该新的文件描写叙述符和原有的文件描写叙述符file_descriptor指向同样的文件、管道或网络连接。而且dup返回的文件描写叙述符总是取系统当前可用的最小整数值。Dup2和dup类型，只是它将返回第一个不小于newfd的整数值。dup和dup2系统调用失败时返回-1并设置errno。

通过dup和dup2创建的文件描写叙述符并不继承原文件描写叙述符的属性。

readv函数和writev函数

readv函数将数据从文件描写叙述符督导分散的内存块中，即分散读。Writev函数则将多块分散的内存数据一并写入文件描写叙述符中，即集中写。定义例如以下：

#include <sys/uio.h>

ssize_t readv(int fd, const struct iovec*iov, int iovcnt);

ssize_t writev(int fd, const struct iovec*iov, int iovcnt);

fd是文件描写叙述符，iov是iovec结构数组，该结构体描写叙述一块内存区，iovcnt參数是数组的长度。

sendfile函数

sendfile函数在两个文件描写叙述符之间直接传递数据（全然在内核中操作），从而避免了内核缓冲区和用户缓冲区之间的数据拷贝，效率高，这被称为零拷贝。

#include <sys/sendfile.h>

ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd,off_t *offset, size_t count);

in_fd參数是带读出内容的文件描写叙述符，out_fd參数是带写入内容的文件描写叙述符，offset參数指定从读入文件流的哪个位置開始读，count指定文件描写叙述符in_fd和out_fd之间传输的字节数。

mmap函数和munmap函数

mmap函数用于申请一段内存空间。我们能够将这段内存作为进程通信的共享内存，也能够将文件直接映射到当中。Munmap函数则释放由mmap创建的这段内存空间。定义例如以下：

#include <sys/mman.h>

void *mmap(void *addr, size_t length, intprot, int flags, int fd, off_t offset);

int munmap(void *addr, size_t length);

当中，start參数同意用于使用某个特定的地址作为这段内存的起始地址。假设被设置成NULL，则系统自己主动分配一个地址。Length參数指定内存段的长度。Port參数用来设置内存段的訪问权限，flag參数控制内存段被改动后程序的行为。Fd參数是被映射文件相应的文件描写叙述符。Mmap函数成功时返回指向目标内存区域的指针，失败则返回MAP_FAILED，并设置errno。

splice函数

#include <fcntl.h>

ssize_t splice(int fd_in, loff_t *off_in,int fd_out, loff_t *off_out, size_t len, unsigned int flags);

用来控制两个文件描写叙述符之间的数据移动，也是零拷贝操作。Flag參数控制数据流怎样移动。

tee函数

tee函数在两个管道文件描写叙述符之间复制数据，也是零拷贝操作。它不消耗数据，因此源文件描写叙述符上的数据仍然能够用于兴许的读操作。Tee函数的原型例如以下：

#define _GNU_SOURCE        /* See feature_test_macros(7) */

#include <fcntl.h>

ssize_t tee(int fd_in, int fd_out, size_tlen, unsigned int flags);

fcntl函数

fcntl函数提供了对文件描写叙述符的各种控制操作。另外一个常见的控制文件描写叙述符属性和行为的系统调用时ioctl，并且ioctl比fcntl可以运行很多其它的控制。