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Linux异步和非阻塞

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概念

对于linux来说，异步和非阻塞是两个概念。可以概述如下

  • 异步: 使得拥有文件指针的进程或者进程组能够立刻收到内核的SIGIO信号
  • 非阻塞: 使得对于文件指针的读写操作不会阻塞于buffer为空的情况

区别及使用说明

ioctl和FIOASYNC等价于fcntl和O_ASYNC。

ioctl和FIONBIO等价于fcntl和O_NONBLOCK。

下面两个是等价的

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fcntl(socket, F_SETFL, fcntl(s, F_GETFL) | O_NONBLOCK);

nb = 1;
ioctl(s, FIONBIO, &nb);

FIOASYNC设置O_ASYNC标记，该标记决定fd可以IO时进程是否会收到SIGIO和SIGPOLL信号。

FIONBIO设置O_NONBLOCK标记，该标记会改变read，write和同类函数的行为，使得在fd还不能IO时立即返回而不是hang住。

后者经常跟select，poll等函数一起使用，使得主程序不会因为个别socket而影响其他。

一般来说使用select和poll结合非阻塞的文件指针可以对应大部分情况，但是某些时候 需要使用异步的文件指针。比如：如果一个函数处理数据，但是处理时间很长，在其处理的时候 我们需要运行这个函数的进程及时响应网络事件或者内核信号，这时就需要将其置为异步

对于socket来说，如果需要设置异步的话需要三个步骤

  1. 必须注册一个响应SIGIO的信号回调函数
  2. 通过fcntl设置F_SETOWN,使得socket属于某个进程
  3. 通过fcntl设置O——ASYNC将该socket设置为异步

非阻塞例子

设置非阻塞

async
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signal(SIGIO, &input_handler); /* dummy sample; sigaction(  ) is better */
fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid(  ));
oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);

网络非阻塞例子

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#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <errno.h>  
#include <netinet/in.h>       /*socket address struct*/  
#include <arpa/inet.h>            /*host to network convertion*/  
#include <sys/socket.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <signal.h>  
#include <sys/ioctl.h>  
#define MAX_TRANSPORT_LENTH 512  

static int g_var = 0;
static int g_skt = 0;
void sig_handler(int signum)
{
  char  buf[MAX_TRANSPORT_LENTH+1] = "";
  int len = 0;
  len = read(g_skt,buf,MAX_TRANSPORT_LENTH);
  if (len<0)
  {
      perror("Read socket failed");
      exit(-1);
  }
  else
  {
      printf("In SIGIO handler,got msg:%s\n",buf);
  }
}

int main()
{
  struct sockaddr_in addr;
  memset(&addr,0,sizeof(addr));
  addr.sin_family =  AF_INET;
  addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
  addr.sin_port = htons(50001);

  signal(SIGIO,sig_handler);

  g_skt = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
  if(g_skt == -1)
  {
      perror("Create socket failed");
      exit(-1);
  }

  int len = sizeof(addr);
  int ret = 0;

  int on = 1;
  ret = fcntl(g_skt, F_SETOWN, getpid());//Set process or process group ID to receive SIGIO signals  
  if(-1 == ret)
  {
      perror("Fcntl F_SETOWN failed");
      exit(-1);
  }
  ret = ioctl(g_skt, FIOASYNC, &on);
  if(-1 == ret)
  {
      perror("Fcntl FIOASYNC failed");
      exit(-1);
  }
  ret = ioctl(g_skt, FIONBIO, &on);
  if(-1 == ret)
  {
      perror("ioctl FIONBIO failed");
      exit(-1);
  }

  ret = bind(g_skt,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr));
  if(-1 == ret)
  {
      perror("Bind socket failed");
      exit(-1);
  }
  while(1)
  {
      printf("I am running\n");
      sleep(2);
  }
  close(g_skt);
}
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#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <errno.h>  
#include <netinet/in.h>       /*socket address struct*/  
#include <arpa/inet.h>            /*host to network convertion*/  
#include <sys/socket.h>  
#include <signal.h>  
#define MAX_TRANSPORT_LENTH 512  

int main()
{
  struct sockaddr_in addr;
  memset(&addr,0,sizeof(addr));
  addr.sin_family =  AF_INET;
  addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.106");
  addr.sin_port = htons(50001);

  int sock;
  sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
  if(sock == -1)
  {
      perror("Create socket failed");
      exit(-1);
  }

  int ret;
  ret = connect(sock,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr));
  if(ret == -1)
  {
      perror("Connect socket failed");
      exit(-1);
  }
  while(1)
  {
      printf("Will send messge to server\n");
      write(sock,"Some unknown infomation\n",MAX_TRANSPORT_LENTH);
      sleep(1);
  }

}

注意

对于tcp的SIGIO来说，很多网络事件发送信号给相应的进程，所以在回调函数内需要进行区分

参考

  1. unp
  2. FIOASYNC和FIONBIO的区别是什么？
  3. What’s the difference between FIONBIO and FIOASYNC for socket?

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