IO相關

I/O操做主要指 文件I/O操做:打開 (open)、讀 (read)、寫 (write)、跳轉 (lseek：由於文件的當前位置記錄在文件表項上，每次獲取文件後建議從新設置爲：上次的位置)、關閉 (close)。

特色：

• I/O的操做對象：本地文件、網絡IPC套接字、unix域套接字.
• 不一樣I/O：都是在這個基礎上經過緩存改變read/write的次數來改變CPU佔用時間。

方法

方法名	操做對象	特色	成功	出錯
文件I/O		操做文件系統，讀寫磁盤數據
open	路徑/fd	獲取新的文件操做符	文件描述符	-1
creat	路徑	建立新的文件描述符	0	-1
read	fd	從內核讀取數據將數據讀到進程中	已讀取的字節數;若已到文件尾->0；偏移量向後移動讀取的字節大小	-1
write	fd	將程序中的數據放到內核塊緩存中,程序沒有緩衝。當buf值大於磁盤塊長度時(傳入的數據大小比內核I/O通道大)，總體的操做時間變化不大	已寫的字節數；偏移量向後移動寫入的字節大小	-1
lseek	fd	設置文件項中的偏移量	新的文件偏移量	-1
close	fd	關閉文件	0	-1
dup	fd	獲取新的文件描述符，指向相同的文件表項	新的描述符	-1
sync	fd	write調用後調用,將塊緩衝區排入寫隊列，而後返回。不關心是否成功
fdatasync	fd	write調用後調用,等待內核將塊緩衝刷新到磁盤，直接返回	0	-1
fsync	fd	write調用後調用,等待內核將塊緩衝刷新到磁盤，並修改完文件狀態和偏移量,而後返回	0	-1
fcntl	fd	獲取、設置新的文件描述符、文件表中的文件狀態		-1
標準I/O	自帶緩衝區(進程裏面)的文件I/O
fwide	獲取或設置流的定向		寬字節:正值;字節:負值;設置返回0
fflush	刷新數據		0	-1
fopen、freopen、fdopen	打開文件流		文件指針	NULL
fclose	關閉文件流		0	EOF
fgetc	字節讀		下一個字符	文件尾部或出錯:EOF
fputc	字節寫文件流		C	EOF
fgets	行讀		返回buf	文件尾部或出錯:NULL
fputs	行寫		非負	EOF
fread	塊寫		讀的對象數	EOF
fwrite	快寫		寫的對象數	EOF
ftell、fseek、rewind、ftello、fseeko、fgetpos、fsetpos	快寫		寫的對象數	EOF
tmpnam和tmpfile	ISOC標準的臨時文件
mkdtemp和mkstemp	SUS標準的臨時文件
fmemopen	內存流		流指針	NULL
open_memstream	內存流		流指針	NULL
open_wmenstream	內存流		流指針	NULL
高級I/O	同步非阻塞I/O	這幾個接口再也不是嚴格意義上的阻塞，而是隻阻塞自定的時間，等返回事件時，
select/pselect	註冊fd感興趣的事件,註冊三個描述符集合(readfds、writefds、exceptfds)		準備好的描述符數目(及描述符處理的數據都加載到內核內存中，不會在等待內存作讀寫操做) ；超時,返回0	-1
poll	註冊fd感興趣的事件，經過 pollfd 的結構體數組註冊	缺點：1.支持文件描述符過小(默認1024)；2.並不知道哪一個fd準備好了，必須挨着去輪訓對比fd	準備好的描述符數目(及描述符處理的數據都加載到內核內存中，不會在等待內存作讀寫操做) ;超時,返回0	-1
FD_ISSET	檢測是否fd的事件		0	-1
FD_CLR	刪除fd到fdset中		0	-1
FD_SET	設置fd到fdset中		0	-1
FD_ZERO	清楚fdset中的fd		0	-1
高級I/O	異步I/O:此操做是經過aio_return獲取值，read/write只做爲事件註冊
aio_read	異步讀，將讀取事件註冊給內核。內核從緩衝中讀取數據到目標addr		0	-1
aio_write	異步寫，將寫取事件註冊給內核。內核從目標addr寫入到緩衝中		0	-1
aio_fsync	強制全部等待中的異步操做不等待而寫入持久化的存儲中		0	-1
aio_error	測試異步I/O是否成功		0	-1
aio_return	返回操做結果。異步操做完成前，不要調用。不然os會釋放掉包涵I/O操做返回值的記錄		read、write、fsync的的結果	-1
aio_suspend	阻塞進程,直到I/O操做完成		0	-1
lio_listio	提交一系列I/O請求		0	-1
readv	從內涵中讀取數據到多個非連續緩衝區		讀的字節數	-1
writev	將多個非連續緩衝區數據寫到內核緩衝區		讀的字節數	-1
mmap	將一個磁盤文件映射到存儲空間的一個緩衝區		返回映射區的起始地址	MAP_FAILED

名詞解釋

• 文件描述符:對於內核而言，全部打開(open/create)的文件都經過文件描述符引用,是一個非負整數。

符號	對象	常量
0	讀	STDIN_FILENO
1	寫	STDOUT_FILENO
2	錯誤	STDERR_FILENO

1、文件I/O

open和openat

#include <fcntl.h>

int open(const char *path,int oflag,.../*mode_t mode*/)
int openat(int fd ,const char *path,int oflag,.../*mode_t mode*/)

    -- 返回:成功,返回文件操做符;若出錯,返回-1

符號	功能
path	打開或建立的名字
oflag	選項
...	可變，當oflag=O_CREATE的時候才使用

• oflag

符號	說明
O_RDONLY	只讀打開
O_WRONLY	只寫打開
O_EXEC	只執行打開
O_SEARCH	只搜索打開(應用於目錄)
O_APPEND	每次追加到文件的尾端
O_CLOEXEC	設置文件項的文件狀態爲FD_CLOEXEC常量,在執行exec調用的新程序中關閉,且爲原子操做。
O_CREAT	若此文件不存在則建立它,須要傳入open的第3個參數mode(訪問權限位)
O_DIRECTORY	若是path引用的不是目錄，則出錯
O_EXCL	1.測試一個文件是否存在，若是不存在則建立此文件(原子操做)。2.若是同時指定O_CREATE,而文件已存在，則出錯。
O_NOCTTY	若是path引用的是終端設備，則不將該設備分配做爲次進程的控制終端
O_NOFOLOOW	若是path引用的是一個符號連接
O_SYNC	(同步寫)每次write等待物理I/O操做完成,包括由write引發的文件屬性更新所需的I/O
O_TRUNC	若是此文件存在,並且爲寫或讀-寫成功打開，則將其長度截斷爲0
O_DSYNC	每次write要等待物理I/O操做完成,可是若是該寫操做並不影響讀寫剛寫入的數據，則不需等待文件屬性被更新
O_RSYNC	(同步讀)read操做等待,直到全部對文件同一部分掛起的操做都完成

creat

#include <fcntl.h>
int creat(const char *path,mode_t mode);
            --- 成功:返回爲寫打開的文件描述符;出錯，返回-1

等價於:

open(path,O_WRONLY|O_CREATE|O_TRUNC,mode);

修改後使用:

open(path,O_RDWR|O_CREATE|O_TRUNC,mode)

• create不足:以寫的方式打開建立的文件,在操做前須要close下,而後在用open.create--->write--->read--->close-->open

• 修改:處理方法:open(path,O_RDWR|O_CREATE|O_TRUNC,mode)

close

#include <unistd.h>
int close(int fd)
            --- 成功:返回0;出錯:返回-1

• 關閉一個文件時，會釋放該進程加載該文件上的全部記錄鎖。
• 進程終止時,內核自動關閉全部打開的文件。

lseek (移動)

#include<unistd.h>
 off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
            --- 成功:返回新的文件偏移量;出錯:返回-1

• 每一個打開文件都有一個與其關聯的"當前文件偏移量"(current file offset)。它一般是一個非負整數。一般，read、write都是從當前文件的偏移量開始，並使偏移量增長所讀寫的字節數。

• 系統默認，打開一個五年級，除非指定O_APPEND選項,不然該偏移量被設置爲*

• whence參數

參數	做用
SEEK_SET	文件開始處offset個字節
SEEK_CUR	文件偏移量設置爲當前值加offset,offset可爲正或負
SEEK_END	文件偏移量設置爲文件長度加offset,offset可爲正或負

• 特殊用法:

# 若是指向管道、FIFO或網絡套接字，則返回-1
off_t curpos;
currpos = lseek(fd,0,SEEK_CUR);

read

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd,void *buf, size_t nbytes);
            --- 成功:讀到的字節數,若已到文件尾,返回0;出錯:返回-1

# POSIX修改:

    int read(int fd,char *buf,unsigned nbytes);

• 參數
  • fd:文件描述符
  • buf:從內核緩存讀取到程序空間的緩存
  • nbytes:一次讀取字節數
• 特色
  • 成功返回以前，該偏移量增長實際讀到的字節數。
  • 倒數第二次不滿 nbytes，則返回讀取到的個數;最後一次返回0(文件尾部)
  • 終端設備讀時,一般一次最多讀一行
  • 網絡讀，網絡中的緩衝機制可能形成返回值小於所要讀的字節數
  • 管道或FIFO讀，廣島包涵的字節少於所需的數量，那麼read只返回實際可用的字節數
  • 記錄設備(如磁盤)，一次返回一個記錄
  • 當已信號形成終端，而已經讀了部分數據量時。

write

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd,const void *buf ,size_t nbytes);
            --- 成功:返回已寫的字節數;出錯:返回-1

• 參數:和read相同
• 特色:
  • 出錯常見緣由:磁盤寫滿、文件長度設置了限制
  • 普通文件，寫從當前偏移量處開始。
    • 1.成功後,偏移量移動到寫入後的位置。
    • 2.若是打開文件時,指定了O_APPEND選項,則在每次寫操做以前,將文件偏移量設置在文件的當前結尾處,在一次成功後，文件偏移量增長時間寫的字節。

dup和dup2

#include <unistd.h>
int dup(int fd);
int dup2(int fd,int fd2);
        ----成功:返回新的描述符;出錯:返回 -1

• 特色
  • 清楚文件項的 FD_CLOEXEC 狀態
  • dup(fd) ： 返回新的文件描述符，fd不關閉。=fcntl(fd,F_DUPFD,0)
  • dup2(fd,fd2) : 返回新的描述fd2,舊的fd1關閉。若fd=fd2，則不關閉。=fcntl(fd1,F_DUPFD,fd2)

sync,fsync,fdatasync

#include <unistd.h>
int fsyn(int fd);
int fdatasync(int fd);
        --- 成功:返回0;出錯;返回-1
void sync(void);

• 特色:
  • sync：將修改過的塊緩衝區排入寫隊列，而後就返回，不等待實際的些盤操做。
  • fsync: 等待寫磁盤操做完成才返回 (內核將寫隊列中的塊緩衝區刷新到磁盤，並修改文件屬性(長度)等信息) ，適用於數據庫。
  • fdatasync: 等待內核將塊緩衝區數據刷新進磁盤，不等待文件屬性(長度)修改完成。

fcntl (修改文件屬性)

修改文件屬性: 文件表信息中的文件狀態標誌:只讀，只寫，非阻塞...

#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, .../*struct flock *flockptr */)

    ---成功:根據cmd返回;出錯:返回-1

1. struct flock {
    short l_type; /*F_RDLCK,F_WRLCK,F_UNLCK*/
    short l_whence; /*SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END*/
    off_t l_start; /*F_RDLCK,F_WRLCK,F_UNLCK*/
    off_t l_len; /*F_RDLCK,F_WRLCK,F_UNLCK*/
    pid_t l_pid; /*F_RDLCK,F_WRLCK,F_UNLCK*/
}

• 參數：
  • cmd

參數	做用	返回	第三位
F_DUPFD	複製一個已有的描述符,與老的文件描述符共享同一文件項。清除FD_CLOEXEC的標誌	成功:返回新的文件描述符;出錯:-1	0
F_DUPFD_CLOEXEC	複製一個已有的描述符,不清除FD_CLOEXEC的標誌	成功:返回新的文件描述符;出錯:-1	0
F_GETFD	獲取文件描述符標誌(文件描述符信息)	成功:返回新的文件描述符;出錯:-1	0
F_SETFD	設置文件描述符標誌(文件描述符信息)	成功:根據第三個參數返回新的描述符;出錯:-1	0
F_GETFL	獲取文件狀態標誌(文件表信息)	成功:文件狀態;出錯:-1	0
F_SETFL	獲取文件狀態標誌(文件表信息)	成功:1;出錯:-1	0
F_GETOWN	獲取異步I/O的全部權	成功:獲取當前接受到的SIGIO和SIGURG信號的進程ID或進程組ID;出錯:-1	0
F_SETOWN	設置異步I/O的全部權	成功:1;出錯:-1	0
F_GETLK	獲取記錄鎖，判斷描述的鎖是否被另一把鎖排斥(阻塞)	成功:有:重寫flock,返回現有鎖;否:flock不變;出錯:-1	flock
F_SETLK	設置取記錄鎖,非阻塞版	成功:1;出錯:errno=EACCESS或EAGAIN;出錯:-1	flock
F_SETLKW	設置取記錄鎖，是F_SETLK的阻塞(wait)版本。若是設置不成功則休眠,當鎖能夠用或者休眠由信號中斷、則該進程被喚醒	成功:1;出錯:-1	flock

• 特色:

  • flock結構:

    • 鎖類型(l_type):F_RDLCK(共享讀鎖)、F_WRLCK(獨佔性寫鎖)、F_UNLCK(解鎖一個區域)
    • 要加鎖或解鎖區域的起始偏移量:l_start和l_whence
    • 區域的字節長度:l_len
    • 進程的ID（l_pid）持有的鎖能阻塞當前進程,僅F_GETLK返回

  • 記錄鎖(進程間)注意項：當第一個進程正在讀或修改文件的某個部分時,使用記錄數能夠阻止其它***進程***修改同一文件區。

    • l_len=0:表示鎖的方位能夠擴張到最可能偏移量。
    • 整個文件加鎖：l_start=0和l_whence=SEEK_SET指向文件的起始位置。指定l_len=0。
    • 讀鎖共享:多個進程在給定的字節上能夠共享讀鎖,即有讀鎖還能再加。
    • 讀鎖替換:同一進程在已有一把讀鎖的同一文件區間加讀鎖，鎖將被替換。
    • 寫鎖獨佔:在一個文件的同一字節區間只能有一把寫鎖,不能有其它讀鎖或寫鎖。
    • 分裂和合並：對一把鎖的中間字段解鎖，則分裂成2變鎖。中間字段被加一樣的鎖，則合併爲一把鎖。

2、標準I/O

標準I/O處理了不少細節，如緩衝區分配、優化的塊長度執行I/O等。這使得用戶沒必要擔憂如何選擇正確的塊長度。

• 名稱解釋
  • 寬字節:ASCII字符集:一個字符用一個字節表示。國際字符集:一個字符可用多個字節表示。標準I/O文件流可用於單字節或多字節(寬)字符集
  • 流的定向:
    • 1.當在爲定向的流上使用一個多字節I/O函數,將設置流向爲寬定向。
    • 2.當在爲定向的流上使用單字節I/O函數,將該流的定向設置爲字節流向
    • 3.freopen函數清除一個流的定向
    • 4.fwide用於設置流的定向
  • 緩衝:
    • 目的:減小Read和write的調用次數
    • 全緩衝:(磁盤)在填滿標準I/O緩衝區後才進行實際I/O操做。1.磁盤上的文件一般都是由標準I/O實施全緩衝,在一個流執行第一次I/O操做時,相關標準I/O函數一般調用malloc獲取緩衝區。
    • 行緩衝:(終端輸入輸出),遇到換行符時,標準I/O庫執行I/O操做。
    • 不帶緩衝:標準I/O不對字符進行緩衝存儲。
• 特色(與文件I/O比較)：
  • 標準I/O 移植性好,不少UNIX以外的系統都實現了這些標準。
  • fopen打開一個指向FILE對象的指針。該指針對象一般是一個結構:實際I/O的文件描述符、指向用於該流緩衝區的指針(進程空間緩衝區,和read/write的內核空間緩衝有區別)、當前在緩衝區中的字符數、出錯標誌etc

fwide 設置流的定向

#include <stdio.h>
#include <wchar.h>
int fwide(FILE *fp,int mode);
    
        --- 返回值:若流是寬定向,返回正值;如流是字節定向,返回負值;若流是爲定向,返回0

• 參數

mode	說明
負數	試圖使指定的流是字節流定向
正數	試圖使指定的流是寬定向
0	不試圖試圖設置流的定向,飯返回標識該流定向的值

• 特色

setbuf/setvbuf 設置緩衝類型

#include <stdio.h>

void setbuf(File *restrict fp,char *restrict buf);

int setvbuf(File *restrict fp,char *restrict buf,int mode,size_t size);

                    ---成功:返回;出錯,返回EOF

• 參數及特色
• setbuf

|buf|緩衝區及長度|緩衝類型| |:--|:--|:--| |非空|長度爲BUFSIZ的用戶緩衝區buf|全緩衝或行緩衝| |NULL|無緩衝|不帶緩衝|

• setvbuf

buf	buf	緩衝區及長度	緩衝類型
_IOFBUF	非空	長度爲BUFSIZ的用戶緩衝區buf	全緩衝
_IOFBUF	NULL	合適長度的系統緩衝區buf	全緩衝
_IOLBUF	非空	長度爲BUFSIZ的用戶緩衝區buf	行緩衝
_IOLBUF	NULL	合適長度的系統緩衝區buf	行緩衝
_IONBUF	忽略	無緩衝	不帶緩衝

fflush 刷新數據

#include <stdio.h>

int fflush(FILE *fp)
        ---成功:返回;出錯,返回EOF

• 特色:
  • 是該流全部未寫的數據都被傳送至內核
  • 若是fp=null,則將致使全部的輸出流被沖洗

fopen、freopen、fdopen

#include <stdio.h>

FILE *fopen(const char *restrict pathname,const char *restrict type);
FILE *freopen(const char *restrict pathname,const char *restrict type ,FILE *restrict fp);
FILE *fdopen(int fd, const char *type);

        --- 成功:返回文件指針;出錯:返回NULL

• 參數:

type	說明	oopen標誌
r或rb	爲讀而打開	O_RDONLY
w或wb	把文件截斷至0長,或爲寫而建立	O_WRONLY/O_CREAT/O_TRUNC
a或ab	追加:爲在文件尾寫而打開,或爲寫而建立	O_WRONLY/O_CREAT/O_APPEND
r+或r+b或rb+	爲讀和寫	O_RDWR
w+或w+b或wb+	把文件截斷至0長,或爲讀和寫而建立	O_RDWR/O_CREAT/O_TRUNC
a+或a+b或ab+	爲在文件尾讀和寫而打開或建立	O_RDWR/O_CREAT/O_APPEND

• 特色:

函數	說明
fopen	打開路徑爲pathname的一個指定文件
freopen	用於標準輸入輸出或標準錯誤。
fdopen	是一個標準I/O流與一個文件描述符結合(open、dup、dup二、fcntl、pipe、socket、socketpair、accept),用於建立管道和網絡通訊通道函數返回的描述符

fclose

#include <stdio.h>
 int fclose(FILE *fp)
    ---成功:0；出錯:EOF

• 特色:文件被關閉前，沖洗緩衝中的輸出數據，輸入唄丟棄。釋放分配的緩衝

讀和寫

• 字符流(寬)讀寫

#include <stdio.h>
int getc(FILE *fp);
int fgetc(FILE *fp);
int getchar(voide);

    -- 成功:返回下一個字符;若刀刀文件尾端或出錯:返回EOF

#include<stdio.h>
int putc(int c,FILE *fp);
int fputc(int c,FILE *fp);
int putchar(int c);
    -- 成功:返回C；出錯:返回EOF

• 行讀寫

#include <stdio.h>
char *fgets(char *restrict buf,int n,FILE *restrict fp);
char *gets(char *buf);"不能指定緩存大小，不推薦使用"
    ---成功:返回buf;到文件尾部或出錯:返回NULL

#include <stdio.h>
int fputs(const char *restrict str,FILE *restrict fp);
int puts(const char *str);"不推薦使用"
    --成功:返回非負;出錯:返回EOF

• 二進制讀寫：(這裏的二進制操做會一次讀/寫一個完整的結構,比一個字符大)

#include <stdio.h>
size_t fread(void *restrict ptr,size_t size,size_t boby,File *restrict fp);
size_t fwrite(const void *restrict ptr,size_t bobj,FILE *restrict fp);
        --返回讀或寫的對象數

定位流

#include <stdio.h>

long ftell(FILE *fp);       "成功:返回當前文件位置;失敗:返回-1L"

int fseek(FILE *fp,long offset ,int whence);    "成功:返回0；失敗:返回-1"

void rewind(FILE *fp);  

off_t ftello(FILE *fp);         "成功:返回當前文件位置;出錯:返回-1"

int fseeko(FILE *fp,off_t offset, int whence);      "成功：返回0;出錯:返回-1"

int fgetpos(FILE *restrict fp,fpos_t *restrict pos);

int fsetpos(FILE *FP, const fpost_t *pos);
            --"成功:返回0;出錯:返回非0"

臨時文件

• ISO C 標準I/O :同時使用下面函數

#include <stdio.h>
char *tmpnam(char *ptr);        "指向惟一路徑名的指針"
FILE *tmpfile(void);        "成功:返回文件指針;出錯:返回NULL"

• Single UNIX Specification

#include <stdlib.h>
char  *mkdtemp(char *template);     成功:返回指向"目錄"名的指針;出錯:返回NULL

int mkstemp(char *template);         成功:返回"文件"描述符;出錯:返回NULL

內存流

#include <stdio.h>
1."成功:返回流指針;出錯:返回NULL"
FILE *fmemopen(void *restrict buf,size_t size,const *restrict type);    

2.字節:成功:返回流指針;出錯:返回NULL
FILE *open_memstream(char **bufp,size_t *sizep);
3.寬字節:成功:返回流指針;出錯:返回NULL
FILE *open_wmenstream(wchar_t **bufp,size_t *sizep);

3、高級I/O

非阻塞I/O、記錄鎖、I/O多路轉接(select 和poll 函數)、異步I/O、readv和writev函數、存儲映射I/O（mmmp）

名詞解釋

• 低速系統:

  • 1. 某些文件類型(如:管道、終端設備、網絡設備)的數據不存在，讀操做可能會是調用者永遠阻塞。
  • 2. 數據不能被相同的文件類型當即接受(如:管道中無空間、網絡流控制),寫操做可能會被調用者永久阻塞。
  • 3. 某中條件發生以前打開某些文件類型可能會發生阻塞。
    • 1.打開一個終端設備,須要線等待與之鏈接的調制解調器應答.
    • 2.以寫模式打開FIFO,那麼在沒有其它進程已用讀打開該FIFO時也要等待）
  • 4. 對已加上強制性***記錄鎖***的文件進行讀寫;
  • 5. 某些ioctl操做;
  • 6. 某些進程間通訊函數。
  • 7. 讀寫磁盤文件會暫時阻塞調用者,但並不能將與磁盤I/O有關的系統調用視爲低速。

• 非阻塞:若是發起open、read、write這樣的I/O操做，不能完成，則調用當即出錯(errno=NAGAIN)返回，表示該操做如繼續執行將阻塞。

  • open函數，直接設置爲O_NONBLOCK標誌。
  • 已經打開的文件描述符，調用fcntl將文件狀態標誌設置爲O_NONBLOCK。

• 記錄鎖()：當第一個進程正在讀或修改文件的某個部分時,使用記錄數能夠阻止其它進程修改同一文件區。

#include<fcntl.h>
int fcntl(int fd,int cmd,.../*struct flock *flockprt*/);

    ---'成功:依賴下面CMD命令;出錯:返回-1'

select 和 pselect

#include <sys/select.h>

int select(int maxfdpl,fd_set *restrict readfds,fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict execeptfds,struct timeval * restrict tvprt );
        --'成功:1.準備就行的描述符數目;超時,返回0；出錯:-1'

• 參數
  • fd_set:文件描述符集合
  • maxfdpl:三個集合中最大文件描述符號值+1.
  • tvptr:當文件描述符沒準備好

參數	說明
tvptrNULL	永久等待,直到有一個關心的描述符準備好
tvptr->tv_set0 && tvptr->tv_usec 0	不等待，直接返回
tvptr->tv_set !=0 && tvptr->tv_usec !=0	等待指定的秒數和微秒數。

• 特色

  • 告訴內核 ：

    • 關心的描述符及每一個文件描述符關心的條件(每一個描述符每次只能關心一種條件，readfds、writefds、excepfds中文件描述符不能重複)
    • 等待時間

  • 內核返回:

    • 準備好(不會阻塞，就是全部數據都加載到了內核內存中)的描述符總數量
    • 準備好(不會阻塞，就是全部數據都加載到了內核內存中)的文件描述符

  • 準備好：

    • read、write操做不阻塞。內核已經把讀數據整理完畢，把寫數據完成傳輸。

#include <sys/select.h>

1.檢測fd是否已經準備好

int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);

    --'若fd在描述符集合中，返回非0值;不然,返回0'

2.設置、刪除、清除

void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);

void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);

void FD_ZERO(fd_set *fdset);

#include <sys/select.h>


int pselect(int maxfdp1,fd_set *restrict readfds, fd_set *restrict writefds,fd_set *restrct execptfds, const struct timespec *restrict tsptr, const sigset_t *restrict sigmask);
    --'成功:1.準備就行的描述符數目;超時,返回0；出錯:-1'

• 特色:
  • timespec : 納秒
  • sigmask : 信號屏蔽隻字,以原子操做的方式安裝信號屏蔽字。

poll

#include <poll.h>

int poll(struct pollfd fdarray[], nfds_t nfds,int timeout);
    
    -- '返回值：準備就緒的描述符數目;若超時，返回 0;若出錯，返回-1'
    
1. pollfd

struct pollfd {
    int fd;
    short events;   'fd感興趣的事件'
    short revents;  'fd發生了什麼'
}

• 參數:

  • events和revents標誌

標誌名	輸入至events?	從revents獲得結果?	說明
POOLIN	.	.	能夠不阻塞地讀高優先數據意外的數據(等效於POLLRDNORM
POLLRDNORM	.	.	能夠不阻塞地讀普通數據
POLLRDBAND	.	.	能夠不阻塞地讀優先數據
POLLPRI	.	.	能夠不阻塞地讀高優先數據
POLLOUT	.	.	能夠不阻塞地寫普通數據
POLLWRNORM	.	.	與POLLOUT相同
POLLWRBAND	.	.	能夠不阻塞地寫高優先數據
POLLERR		.	已出錯
POLLHUP		.	已掛斷
POLLNVAL		.	描述符沒有引用一個打開文件

* timeout

參數	說明
timeout-1	永遠等待
timeout0	不等待，直接返回
timeout > 0	等待指定的秒數和微秒數。

異步 I/O

• 步驟

  • 1. 打開文件
  • 2. 設置aio的緩衝區、信號及信號處理
  • 3. 啓用for循環處理
  • 4. 根據append、read、write來作處理。
  • 5. read:
    • aio_error 驗證是否出錯
    • aio_return 將字節數據讀取到aio中
    • 處理
    • 設置寫的緩衝大小、字節數
    • 調用aio_write
  • 6. write的操做與read相似

#include <aio.h>

int aio_read(struct aiocb *aiocb);

int aio_write(struct aiocb *aiocb);
        --'成功:返回0;出錯:-1'

1. aiocb

struct aiocb {
    int             aio_fildes;     '文件描述符'
    off_t           aio_offset;     '偏移量'
    volatitle void  *aio_buf;       '緩衝區開始地址'
    size_t          aio_nbytes;     '讀/寫的字節數'
    int             aio_reqprio;    '異步I/O請求提示順序'
    struct sigvent  aio_sigevent;   'I/O完成後，通知應用程序處理'
    int             aio_lio_opcode; '用於基於列表的異步I/O'
}

2. sigevent

struct sigevent {
    int             sigev_notify;       '通知類型'
    int             sigev_signo;        '通知數量'
    union sigval    sigev_value;        '處理方法入數'
    void (*sigev_notify_function) (union sigval);   '處理方法'
    pthread_attr_t *sigev_notify_attributes;        '通知參數'
}

• 參數
  • sigev_notify

參數	說明
SIGEV_NONE	請求完成後，不通知進程
SIGEV_SIGNAL	請求完成,返回sigev_signo指定信號。sigev_value會做爲siginfo結構中的si_value，並將signinfo放入信號列表,等待處理程序處理
SIGEV_THREAD	請求完成,由sigev_notify_function指定的函數處理。sigev_value做爲它的惟一參數。除非,sigev_notify_attributes字段被設定爲pathread屬性結構的地址,且該結構指定了另一個縣城的屬性,不然該函數將在分離狀態下的一個單獨的線程中執行。

• 特色:
  • 1. 異步請求被放入等待處理的隊列中,等待系統的AIO控制塊處理.

aio_fsync :強制全部等待中的異步操做不等待而寫入持久化的存儲中

#include <aio.h>

int aio_fsync(int op,struct aiocb *aiocb);

        --'成功:返回0;出錯:-1'

• 參數:
  • op:

參數	說明
O_DSYNC	和fdatasync同樣:等待數據寫入持久存儲就返回
O_SYNC	fsycn同樣:等待數據和文件狀態都完成

aio_error 和 aio_return

#include <aio.h>

int aio_error(const struct aiocb *aiocb);

• 特色:

  • 用改函數測試異步I/O是否成功

• 返回:

參數	說明
0	異步操做成功完成。須要調用aio_return 函數獲取操做返回值
-1	aio_error的調用失敗
EINPROGRESS	異步讀、寫或同步操做仍在等待
其它狀況	其它任何返回值是相關的異步操做失敗返回的錯誤碼

#include <aio.h>

int aio_return(const struct aiocb *aiocb);

    -- '成功:read、write、fsync的的結果;出錯:-1,設置errno'

• 特色
  • 異步操做完成前，不要調用。不然os會釋放掉包涵I/O操做返回值的記錄

aio_suspend : 阻塞進程,直到I/O操做完成

#include <aio.h>

int aio_suspend(const struct aiocb *const list[] , int nent, const struct timespec *timeout);
    
    -- '成功:0;出錯:-1,設置errno'

• 參數:

  • list:AIO控制塊數組的指針,空指針被跳過。
  • nent:數組中的條目

• 返回:

條件	返回
被信號中斷	返回-1,將errno設置爲EINTR
沒有完成任何I/O操做,超過timeout的時間	返回-1,errno=EAGAIN
I/O完成	返回 0

aio_cancel

#include <aio.h>

int aio_cancel(inf fd, struct aiocb *aiocb);

• 特色

  • I/O操做取消成功,對應的AIO控制塊調用aio_error函數將會返回errno=ECANCELED。

• 返回:

值	說明
AIO_ALLDONE	全部操做在嘗試取消以前已完成
AIO_CANCELED	全部要求的操做已取消
AIO_NOTCANCELED	至少有一個要求的操做沒有被取消
-1	調用失敗

lio_listio 提交一系列I/O請求

#include <aio.h>

int lio_listio(int mode,struct aiocb *restrict const list[restrict], int nent , struct sigevent *restrict sigev);
    
    -- '成功:0;出錯:-1'

• 參數:

  • argv:異步通知信息
  • mode:I/O是不是真的異步
    • mode=LIO_WAIT:sigev參數被忽略。I/O操做完成後返回。
    • mode=LIO_NOWAIT:放入I/O請求隊列後，當即返回。
      • argv = NULL, 完成時,每一個AIO模塊自己啓動各自異步通知
      • argv = 其它異步通知信息,I/O完成後自動發送。

• 特色:

readv 和 wrtiev

#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);

    --'已讀或已寫的字節數;出錯:-1'

1. strct iovec {
    void *iov_base;     '開始地址'
    size_t iov_len;     '緩衝大小'
}

• 參數:

  • iov:緩衝區數組
  • iovcnt: 數組個數

• 特色:

  • 一次函數中讀、寫多個非連續緩衝區的數據到內核的緩衝區。
  • writev好理解，數組順序來寫。
  • readv則按照數組順序，將一個數組一個數組填滿。
  • 配合真實的read/write。當須要複製數據增長，能極大的減小數據複製。

存儲映射I/O

#include <sys/mman.h>

void  *mmap(void *addr, size_t len, int port,int flag,int fd, off_t off );
        -- '成功:返回映射區的起始地址;出錯:MAP_FAILED'

• 參數:

  • addr:映射存儲區的起始位置
  • fd：要被映射文件的描述符。
  • port:映射存儲區的保護要求

參數	說明
PROT_READ	映射區可讀
PROT_WRITE	映射區可寫
PROT_EXEC	映射區可執行
PROT_NONE	映射區不可訪問

• flag:

參數	說明
MAP_FIXED	返回值必須等於addr
MAP_SHARED	本進程對映射區所進行的存儲操做的配置
MAP_PRIVATE	對映射區的存儲操做致使建立映射文件的一個私有副本

• 特色:

  • 將一個磁盤文件映射到存儲空間的一個緩衝區