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《unix环境高级编程》通读学习笔记（四）（第12章）

上一篇 / 下一篇 2007-07-28 17:40:27 / 个人分类：unix环境高级编程的学习记录

第12章高级I/O
{/E"?_:L v4}S)S0

1AU9S!b?1Fj012.1 引言
f7B:m.jy,Y6EAr012.2 非阻塞I/O
c6N;i(d cN&eZ0低速系统调用是可能会使进程永远阻塞的一类系统调用.
5?'hZ-qHY Wa0非阻塞I/O使我们可以调用不会永远阻塞的I/O操作，例如open,read和write。如果这种操作不能完成，则立即出错返回，表示该操作如继续执行将继续阻塞下去。

eh3w$iZJ)}012.3 记录锁
记录锁（record locking）的功能是：一个进程正在读或修改文件的某个部分时，可以阻止其他进程修改同一文件区。
12.3.1 历史
M.`/HT.}f*[J012.3.2 fcntl记录锁
fcntl函数的原型
---------------------------------------------------------------------
vci6}$d0#include <sys/types.h>51Testing软件测试网s~p6[0[u U
#include <unistd.h>
"R'|g!pEc1Uc!u^0#include <fcnt1.h>
cRcJD#w;T$R0int fcnt1(int filedes,int cmd,.../* struct flock *flockptr */);
返回：若成功则依赖于c m d（见下），若出错则为- 1
3]R}#DfV3t {3C!}&J0---------------------------------------------------------------------
wrPMH8eo012.3.3 锁的隐含继承和释放
DEr:[!Y5nB6q0关于记录锁的自动继承和释放有三条规则：
u%c.JlS A6] O0(1) 锁与进程、文件两方面有关。
(2) 由fork产生的子程序不继承父进程所设置的锁。
8q7N*k Vo G}9J0(3) 在执行exec后，新程序可以继承原执行程序的锁。51Testing软件测试网!jn9g2o5b5] @
12.3.4 4.3+BSD的实现
12.3.5 建议性锁和强制性锁
;X.{0R)?n*z'MZ:V0考虑数据库存取例程序。如果该库中所有函数都以一致的方法处理记录锁，则称使用这些函数存取数据库的任何进程集为合作进程（cooperating process）。如果这些函数是唯一的用来存取数据库的函数，那么它们使用建议性锁是可行的。51Testing软件测试网tx4^m5R+h
强制性锁机制中，内核对每一个open、read和write都要检查调用进程对正在存取的文件是否违背了某一把锁的作用。

pc9H7\IE/[012.4 流
zfObcZ g3p0流是系统V提供的构造内核设备驱动程序和网络协议包的一种通用方法。51Testing软件测试网QI2o_&X7|
流在用户进程和设备驱动程序之间提供了一条全双工通路。流无需和实际硬件设备直接对话—流也可以用作为伪设备驱动程序。图12-5示出了一个简单流的基本结构。
9ny*C`H0图12-6示出了一个包含一个处理模块的流。
[ O0eN`012.4.1 流消息
pt!r C@}0流的所有输入和输出都基于消息。流首和用户进程使用read、write、getmsg、getpmsg、putmsg和putpmsg交换消息。在流首、各处理模块和设备驱动程序之间，消息可以顺流而下，也可以逆流而上。51Testing软件测试网Zn0X&x1z8Pf
有约2 5种不同类型的消息，但是只有少数几种用于用户进程和流首之间。其余的则只在内核中顺流、逆流传送。
12.4.2 putmsg和 putpmsg函数51Testing软件测试网qQ uuik#g
putmsg和putpmsg函数用于将流消息（控制信息或数据，或两者）写至流中。
(n'B[&hTq~.Ukw012.4.3 流ioct1操作51Testing软件测试网@W)tx'm!q7O
ioctl函数，它能做其他I / O函数不能处理的事情。流系统中继续采用了该函数。
D%b{FB4{012.4.4 write至流设备
cs1rEK012.4.5 写方式
+Xx R%Lv012.4.6 getmsg和 getpmsg函数
'kIXM$Z7nU4x!~ C012.4.7 读方式

"E)wP;SB)^012.5 I/O多路转接51Testing软件测试网6B{:Jo;Pj6F
当从一个描述符读，然后又写到另一个描述符时。如果必须读两个描述符又将如何呢？如果仍旧使用阻塞I / O，那么就可能长时间阻塞在一个描述符上，而另一个描述符虽有很多数据却不能得到及时处理。所以为了处理这种情况显然需要另一种不同的技术。
2X4[P5s,nX{X0一种比较好的技术是使用I/O多路转接（I/O multiplexing）。其基本思想是：先构造一张有关描述符的表，然后调用一个函数，它要到这些描述符中的一个已准备好进行I/O时才返回。在返回时，它告诉进程哪一个描述符已准备好可以进行I/O。
Xu/C)M)a/r e012.5.1 select函数51Testing软件测试网_r5fC+r
select函数使我们在SVR4和4.3+BSD之下可以执行I/O多路转接。
o$W\"suv012.5.2 poll函数
c:T[5Me`I1| [T0SVR4的poll函数类似于select，但是其调用形式则有所不同。我们将会看到，poll与流系统紧紧相关。51Testing软件测试网5`p+P'~Q_&d~
51Testing软件测试网,GH$~WN)N

12.6 异步I/O
4Q!wQ0u1x$EC0使用select和poll可以实现异步I/O。关于描述符的状态,系统并不主动告诉我们任何信息,我们需要主动地进行查询（调用select或poll）。SVR4和4.3+BSD提供了使用一个信号（在SVR4中是SIGPOLL，在4.3+BSD中是SIGIO）的异步I/O方法，该信号通知进程，对某个描述符所关心的某个事件已经发生。51Testing软件测试网*I fwFgV
12.6.1 SVR451Testing软件测试网_ nl3^#_bi
12.6.2 4.3+BSD

,m'b1SS:f)IZc*o012.7 readv和writev函数51Testing软件测试网5X*MI$\IYt
readv和writev函数用于在一个函数调用中读、写多个非连续缓存。51Testing软件测试网T[t:fG[F j
--------------------------------------------------------------------
#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
(vfH)A!m7r0#include <sys/types.h>51Testing软件测试网9rgDh6b9^
#include <sys/uio.h>
M;n8~AE8X2v7t0ssize_t readv(int filedes,const struct ioveciov[ ],int iovcnt);
V] y7k+s@*ed0ssize_t writev(int filedes,const struct ioveciov[ ],int iovcnt);
-NrehS].{1~0{@0两个函数返回：已读、写的字节数，若出错则为-1
--------------------------------------------------------------------

12.8 readn和 writen函数51Testing软件测试网DZBp,T.J] r
12.9 存储映射I/O51Testing软件测试网n0u9`,n)Go:p
存储映射I/O使一个磁盘文件与存储空间中的一个缓存相映射。于是当从缓存中取数据，就相当于读文件中的相应字节。与其类似，将数据存入缓存，则相应字节就自动地写入文件。这样，就可以在不使用read和write的情况下执行I/O。为了使用这种功能，应首先告诉内核将一个给定的文件映射到一个存储区域中。这是由mmap函数实现的。
:M{l%vmF0------------------------------------------------------------------------------------51Testing软件测试网6a8[| S2k(C
#include <sys/types.h>
,S9q4o6TG a0#include <sys/mman.h>51Testing软件测试网,}3o[3RR,oP`
caddr_t mmap(caddr_t addr, size_tlen,int prot,int flag,int filedes,off_t off);
返回：若成功则为映射区的起始地址，若出错则为 - 1
/lc*a(G8X0------------------------------------------------------------------------------------