Linux非阻塞IO（二）网络编程中非阻塞IO与IO复用模型结合

上文描述了最简易的非阻塞IO，采用的是轮询的方式，这节我们使用IO复用模型。

 

阻塞IO

 

过去我们使用IO复用与阻塞IO结合的时候，IO复用模型起到的作用是并发监听多个fd。

以简单的回射服务器为例，我们只监听了某fd是否可读，一旦fd有数据，我们立刻read，然后将其write给对方。

在阻塞IO里面，我们总是认为fd是可写的。因为即使底层的IO缓冲区已满，稍微等待片刻即可。这与read卡在一个无数据的fd上是两种情况。所以从这个角度出发，是不需要监听fd的写事件的。

总之，在阻塞IO中，收到数据然后write，这二者是同时使用的。

 

非阻塞IO

 

到了非阻塞IO里面，事情就远远不是这么简单了。此时，IO绝不仅仅是并发监听fd。

因为在这种情况下，如果某fd的write缓冲区满了，write会立刻返回-1，并且返回EWOULDBLOCK。所以数据的收和发未必可以同时进行，所以对于write操作，我们需要一个buffer来暂存数据。当fd可写时，才可以写入数据。

对于read一端，同样需要一个buffer，原因是因为，在阻塞IO中，假设双方协定好处理分包问题，对方发过来一个len为4000，然后我们需要调用readn函数确保收到足够的4000字节，这其中由于网络的拥塞，readn内部可能需要调用多次read系统调用。所以这中间需要短暂的等待。

到了非阻塞IO中，无法再使用readn反复调用read，否则就变成了轮询操作。如果数据收不满咋办？需要暂存起来，放到一个buffer中，由用户手工处理信息。

综上，非阻塞IO的read和write端都需要buffer。

详细的叙述请参考muduo库作者陈硕的Muduo 设计与实现之一：Buffer 类的设计

 

Buffer的设计

 

Buffer肯定要有输入和输出，所以我设计buffer的格式如下：

readindex表示要从Buffer中读取数据的起始位置。writeIndex则表示向Buffer中存放数据的起点。所以writeIndex – readIndex 是Buffer中数据的大小，而end – writeIndex 则表示Buffer中剩余的空间。

注意，每当buffer中的数据读完时，我们便重置指针，readIndex = writeIndex = begin。

 

使用非阻塞IO编写回射服务器的客户端

 

这里的逻辑是：用户从stdin输入数据，然后发给sockfd，随后从sockfd接收数据，输出给stdout。

所以这里我们要监听四次，stdin的读事件，sockfd的读和写事件，stdout的写事件。

注意这里需要两个buffer，因为存在两个数据流：

stdin  -> Buffer –> sockfd

sockfd –> Buffer –> stdout

所以我们用到两个缓冲区：

一个用于向sockfd发送数据。

一个用于从sockfd接收数据。

 

后续将持续讲解Non-Blocking IO，直到完成完整的客户端和服务端。

未完待续。