第四讲 I-O复用与套接口选项.ppt
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在IT行业中,I/O(Input/Output)复用与套接口选项是网络编程中的关键概念,特别是在构建高并发、高效能的服务器应用时。本讲座的主题"第四讲 I/O复用与套接口选项.ppt"涵盖了这个领域的核心知识点,由电子科技大学信软学院的任立勇教授讲解。 我们来探讨I/O模型。在UNIX系统中,存在五种基本的I/O模型: 1. **阻塞I/O模型**:这是最常见的I/O模型,默认情况下所有的套接字都是阻塞的。当进程调用`recvfrom`等系统函数时,如果数据未准备好,进程会阻塞等待,直到数据就绪并被拷贝到用户空间。 2. **非阻塞I/O模型**:在这个模型中,套接字设置为非阻塞模式,进程不会因为I/O操作无法立即完成而被挂起。当尝试读取没有数据的套接字时,系统调用会返回错误码`EWOULDBLOCK`,这样避免了无谓的等待,但可能会造成CPU资源的浪费。 3. **I/O复用模型**:通过`select`或`poll`函数,进程可以在一组套接字上进行轮询,而不是在一个特定的I/O系统调用上阻塞。当有数据就绪时,这些函数会唤醒进程,然后进行实际的数据拷贝。 4. **信号驱动I/O模型(SIGIO)**:在这个模型中,当数据准备就绪时,系统会发送一个信号通知进程,使得进程可以在适当的时候处理数据,而不必持续轮询。 5. **异步I/O模型(AIO)**:遵循POSIX.1标准的异步I/O函数,如`aio_read`和`aio_write`,允许进程在I/O操作完成之前继续执行其他任务,提高了程序的并发性。 接下来,我们关注`select`和`pselect`函数,它们是I/O复用的核心。这两个函数允许程序监视多个文件描述符(包括套接字),等待它们中的任意一个准备好读、写或异常事件。`select`函数限制了可以监视的描述符数量,而`pselect`增加了对信号掩码的支持,提供了更精确的控制和更好的可移植性。 **套接口选项**是指在套接字上设置和获取的一系列参数,它们可以改变套接字的行为。例如,`SO_RCVBUF`和`SO_SNDBUF`用于设置接收和发送缓冲区大小,影响网络传输效率;`SO_REUSEADDR`允许在套接字关闭后立即重用其地址,减少了连接建立的等待时间;`SO_BROADCAST`允许套接字发送广播消息,等等。通过`getsockopt`和`setsockopt`系统调用,我们可以管理和控制这些选项,以优化网络通信。 I/O复用和套接口选项是网络编程中不可或缺的部分,它们帮助我们构建出能够高效处理多个并发连接的服务器,提高系统的资源利用率和响应速度。理解并熟练掌握这些概念和技术对于开发高性能的互联网应用至关重要。
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