【转载】Linux下套接字学习

感觉这个系列还不错，学习一下。

先看的是第三篇：

http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/46334337

《 Linux下套接字详解（三）----几种套接字I/O模型》

POSIX关于同步和异步IO的描述：

A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operation completes;

An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked;

可以总结为一下几点

同步 就是我调用一个功能，该功能没有结束前，我死等结果。只能顺序执行。
异步 就是我调用一个功能，不需要知道该功能结果，该功能有结果后通知我（回调通知），往往用回调函数或者其他类方式实现。
阻塞 就是调用我（函数），我（函数）没有接收完数据或者没有得到结果之前，我不会返回。
非阻塞 就是调用我（函数），我（函数）立即返回，而当我准备完毕时，通过select通知调用者。

同步IO和异步IO的区别就在于：数据拷贝的时候进程是否可以被阻塞
阻塞IO和非阻塞IO的区别就在于：应用程序的调用是否能立即返回

信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）

为了让套接字描述符可以工作于信号驱动I/O模式，应用进程必须完成如下三步设置： 
1.注册SIGIO信号处理程序。(安装信号处理器) 
2.使用fcntl的F_SETOWN命令，设置套接字所有者。（设置套接字的所有者） 
3.使用fcntl的F_SETFL命令，置O_ASYNC标志，允许套接字信号驱动I/O。（允许这个套接字进行信号输入输出）

必须保证在设置套接字所有者之前，向系统注册信号处理程序，否则就有可能在fcntl调用后，信号处理程序注册前内核向应用交付SIGIO信号，导致应用丢失此信号。下面的程序片段描述了怎样为套接字设置信号驱动I/O：

sigaction 函数：
    int sigaction(int signum,const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact) 

按照上面POSIX关于同步和异步的定义，之前所述的blocking IO，non-blocking IO，IO multiplexing都属于synchronous IO。

有人可能会说，non-blocking IO并没有被block啊。这里有个非常“狡猾”的地方，定义中所指的”IO operation”是指真实的IO操作，就是例子中的recvfrom这个系统调用。

non-blocking IO在执行recvfrom这个系统调用的时候，如果kernel的数据没有准备好，这时候不会block进程。但是当kernel中数据准备好的时候，recvfrom会将数据从kernel拷贝到用户内存中，这个时候进程是被block了，在这段时间内进程是被block的。

而asynchronous IO则不一样，当进程发起IO操作之后，就直接返回再也不理睬了，直到kernel发送一个信号，告诉进程说IO完成。在这整个过程中，进程完全没有被block。

UNP中总结的IO模型有5种之多：阻塞IO，非阻塞IO，IO复用，信号驱动IO，异步IO。

非阻塞IO ，IO请求时加上O_NONBLOCK一类的标志位，立刻返回，IO没有就绪会返回错误，需要请求进程主动轮询不断发IO请求直到返回正确。

IO复用同非阻塞IO本质一样，不过利用了新的select系统调用，由内核来负责本来是请求进程该做的轮询操作。看似比非阻塞IO还多了一个系统调用开销，不过因为可以支持多路IO，才算提高了效率。

信号驱动IO，调用sigaltion系统调用，当内核中IO数据就绪时以SIGIO信号通知请求进程，请求进程再把数据从内核读入到用户空间，这一步是阻塞的。

异步IO，如定义所说，不会因为IO操作阻塞，IO操作全部完成才通知请求进程。

Linux下的asynchronous IO其实用得不多，从内核2.6版本才开始引入。先看一下它的流程： 
用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了。

再复习一下下面这张图：

（完）