非阻塞IO与异步IO

一、非阻塞IO的轮询读写

---如果当前进程有多个输入终端和多个输出终端呢？
while((n=read(STDIN_FILENO,buf,buf_size))>0){ 
   if(write(STDOUT_FILENO,buf,n)!=n)
     err_sys("write_error")
}
1、以上结构可以看出，当前进程具有一个输入终端（文件）和一个输出终端（文件）
会很有可能会发生阻塞。降低了程序的吞吐量，可以采用非阻塞IO解决。
2、如果当前进程有多个输入或者输出呢？
---可以考虑利用多个线程来解决，线程同步的复杂性，
---可以考虑多进程解决,同样存在父子进程之间的信号同步问题

依然利用一个进程，利用非阻塞的文件描述符，遍历每个文件描述符号进行非阻塞IO，缺点是浪费CPU资源。

二、异步IO

 非阻塞IO并不是异步IO，切记！！！！！
 非阻塞IO只是调用时，函数会立刻或延迟返回，当条件不满足时，不会一直阻塞。
 异步IO是指将当前进程告诉内核，我对哪个文件描述符的读/写感兴趣，请在条件满足时通过信号告诉我，
 我去利用预先定义的函数去处理。避免了轮询，节省CPU资源。
 但同样存在一些问题：
 1、设备范围有限制，可能只对网络或终端设备文件描述符号有效，针对类似设备才会有信号
 2、条件满足信号对整个进程只有一个，与进程打开的文件描述符数量相比远远不够，为了区分是哪一个描述符准备好了
   ，仍然需要将这两个描述符设置为非阻塞的，非阻塞IO尝试轮询。

三、select/poll/pselect
 针对异步IO的问题，系统提供了IO多路转接。
 select(int maxfdcode,fd_set * readfds,fd_set * writefds, 
     fd_set * exceptfds,struct timeval *tvptr)
 （一）原理

  select我们需要告诉内核：
  1、我们关心的文件描述符
  2、对每个描述符，我们关心的条件，是读条件满足还是写条件满足，还是异常条件满足
  3、我们获取条件满足的信息，愿意等待多长时间
  从select返回后，内核会告诉我们：
  1、已经准备好的描述符总数量
  2、对于读写或异常这三个条件中的每一个，哪些描述符已经准备好
 利用以上返回消息，就可以调用相应的IO函数，一般是read/write,因为确信该函数不会阻塞。

 （二）参数解释

  2、fd_set:可以理解为一个文件描述符位列表，位置索引就是文件描述符编号。
            如果对某个文件描述符感兴趣就设置相应编号索引对应的位为1。
            当条件满足时，内核会设置相应的位为0，当返回时，我们就可以判断出是哪一个描述符准备好了。
  1、maxfdcode：是我们感兴趣的描述符最大编号+1，因为是从0开始的。目的是减少内核扫描的范围。
  3、tvptr：如果为NULL，永久等待；如果为0，立即返回不等待；如果》0，就是等待指定时间后返回，无论是否有满足条件
           存在。
  4、返回值：0表示没有满足条件存在，大于0表示有满足条件存在，-1表示有错
  5、如果fd_set都设置为NULL，等加于sleep,精度更高

 （三）感兴趣文件描述符设置

  FD_ISSET(int fd,fd_set *fds):判断一个文件描述符，是否依然在描述符号条件集合中打开着或者说是条件不满足。
  FD_ZERO（fd_set *fds）：清零，需要重新注册感兴趣的文件描述符。第一步就是要作的。
  FD_SET（int fd,fd_set *fds）：注册感兴趣条件的文件描述符
  FD_ClR（int fd,fd_set *fds）：注销感兴趣条件的文件描述符
  (四、poll)
  利用一个描述符列表，代替三个条件列表，更简单
  列表中每个元素是一个数据结构:描述符编号，兴趣事件集合，当前发生的事件


四、再论异步IO，重点asio
   int aio_read(struct aiocb *aiocb)
   int aio_write(struct aiocb *aiocb)
   --成功返回操作被系统放入操作请求队列中
   --次(const struct aiocb *aiocb)--返回同步操作的完成状态 0-ok -1-fail EINPROGRESS-处理中
   --aio_return(const struct aiocb *aiocb)--利用上步骤判断，同步操作成功后调用一次，
                                            返回read/write正确调用的返回值(比如读取的字节数量)，出错返回-1
   --aio_suspend(struct aiocb *aiocbstruct aiocb[] * aiocbs,nsize,timeout)
                                          --等待异步IO的完成。如果超时没有任何完成，那么返回-1，errno-EAGAIN
                                           -任何一个完成，都返回0
                                           -都完成直接返回
   --aio_cancel(int fd,const struct aiocb *aiocbstruct aiocb * aiocb)--调用后，利用aio_error检查，发回ECANCELEDconst struct aiocb *aiocb
               struct aiocb *aiocbstruct aiocb *aiocbstruct aiocb *aiocbstruct aiocb *aiocbstruct aiocb *aiocb)
   可以后跟 aio_fsync（int op,struct aiocb *aiocb）同步或者异步同步文件到存储
   （一） 参数aiocb
    
   
    

五、更狠的列表IO，批量操作，异步通知
   int lio_listio(mode,aiocb[] *aiocbs,nsize,struct sigevent sigevent)
    --aio控制块中的aio_lio_opcode会表明当前的动作，是读还是写，如果是读，那么就会去调用aio_read方法，写同理。
    --mode 决定是否异步，如果是NOWIAT，那么立即返回，IO请求入队
    --sigevent是在列表中所有IO完成后，才会得到通知调用，这不会妨碍各个IO请求的异步通知，适合于完成后作一些处理
const struct aiocb *aiocb