IO阻塞与非阻塞，同步与异步学习笔记

旧城等待， 2022-06-01 11:43 307阅读 0赞

非阻塞IO  
阻塞与非阻塞的区别  
为什么有阻塞式  
常见的阻塞式:wait,pause,sleep等函数，read,write某些文件  
阻塞式的好处  
1.有利于操作系统的性能发挥，你阻塞的时候不占CPU  
为什么要实现非阻塞式  
1.因为需要多路进行执行,比如处理键盘(阻塞)和鼠标监听(阻塞)，就需要实现非阻塞  
如何实现非阻塞IO访问:  
1.在打开文件描述的符的时候添加上O\_NONBLOCK和fcntl  
O\_NONBLOCK  
打开之前就知道需要非阻塞式，就以非阻塞式形式打开  
fcntl  
打开之前并不知道是否需要非阻塞式，如果后面想用非阻塞式，也可以  
然后使用while(1)死循环，read fd=1,fd=0来实现只要键盘鼠标有数据就输出的功能，但这性能并不好

IO多路复用（IO multiplexing）  
为了解决while（1）循环的性能问题，可以使用IO多路复用（IO multiplexing）  
使用select,poll，这两个函数几乎一模一样  
实现的方式都是：  
外部阻塞（select这个函数是阻塞的），内部非阻塞自动轮询多路阻塞式IO（select内部非阻塞自动轮询键盘和鼠标事件，而键盘和鼠标事件是使用阻塞的方式）  
select内存非阻塞式轮询和while（1）不同，会让出CPU，  
select 需要驱动程序的支持，驱动程序实现fops内的poll 函数。 select 通过每个设备文件对应的 poll 函数提供的信息判断当前是否有资源可用 ( 如可读或写 ) ，  
如果有的话则返回可用资源的文件描述符个数，没有的话则睡眠，等待有资源变为可用时再被唤醒继续执行。  
返回值就是注册到select的IO

然后实现多次select，可以使用while(1)死循环来包含select，这样就不会一直占用CPU  
其实也可以使用多线程而不用select，但使用多线程会比较浪费

异步IO  
异步IO就是操作系统用软件实现的一套中断响应系统  
异步IO的工作方法，我们当前进程注册一个异步IO事件(使用signal注册一个信号SIGIO的处理函数)，然后当前进程可以正常处理自己的事情，当  
异步事件发生后当前进程会收到一个SIGIO信号，从而执行绑定的处理函数去处理这个异步事件，其实就是使用信号来触发。

异步的实现是应用和驱动之间的关系

涉及的函数  
fcntl(F\_GETFL,F\_SETFL,O\_ASYNC,F\_SETOWN),使用F\_GETFL获取当前IO信息，再属性信息中添加O\_ASYNC，然后F\_SETFL回去就可以实现异步了，异步事件通知发给谁（进程ID或者进程组ID），就使用F\_SETOWN

存储映射IO mmap函数（内存映射，即两块内存其实是一块内存）  
mmap函数，把一个文件和内存映射对应起来，比如LCD显示，把数据丢到显存（属于内核）就可以显示在屏幕上了。那现在的问题是我们的数据内容在文件中，这么如何放到显存

一般的思路:硬盘文件->读取数据到应用层内存->然后赋值到LCD内核显存->LCD显示，如果这样实现，假设硬盘文件很大，那么就会出现速度过慢的情况，比如电影  
使用mmap提高效率  
mmap函数，内存映射，即两块内存其实是一块内存，也就是说我只申请了一块物理内存，然后内核层和应用层的虚拟地址都映射到这这块物理内存。

存储映射IO的特点  
1.内存共享而不是复制，减少内存操作  
2.处理大文件效率高，小文件不划算