APUE阅读笔记（chapter 14）——高级I/O

        本章主要介绍一些高级I/O，包括非阻塞I/O、文件记录锁、STREAMS、I/O多路转接、writev/readv、writen/readn以及存储映射。

1、非阻塞I/O：

• 对于write函数调用，在有些情况下（如数据不能被立即接受：管道中无空间、网络流控制），会产生阻塞；
• 对于read函数调用，在有些情况下（如数据不存在，如管道、终端设备和网络设备），会产生阻塞。
• 有时候不希望有此种阻塞，因此可以在open时，用O_NONBLOCK来指定文件的模式为非阻塞模式。也可以使用ioctl函数来设定对文件描述符的操作为非阻塞模式。

2、文件记录锁：有时对一个文件进行锁时只锁住其中的一部分区域，此时文件记录锁(字节范围锁)即可实现这种效果。

• fcntl函数：int fcntl (int fields, int cmd, struct flock *flockptr);其中flock结构包含了操作的锁定类型、锁定文件的区域、以及PID参数。
• 锁定隐含继承和释放：
  • 继承：当用execl函数创建进程时，因为新进程和父进程具有相同的PID，因此锁是隐含继承的；
  • 释放：当一个进程终止时，则进程建立的锁全部被释放；
  • 解释：因为每把锁定标识号是PID，存放在文件的i节点当中。

3、STREAMS：流是构造内核设备驱动程序和网络协议包的一种通用方法，其为用户进程和设备驱动程序之间提供了一个全双工通道。

• 数据可以顺流而下，也可以逆流而上，这取决于数据的传输方向；
• STREAMS消息：STREAMS是以消息的形式来传输数据的。消息通常分为三部分：消息类型、可选控制信息和可选择的数据，而控制部分和数据部分用相同数据结构表示，包含了maxlen、len、和buf；而消息类型分为M_DATA、M_PROTO和M_PCPROTO，而消息是自动产生的，putmsg和putpmsg用不同的参数会产生不同的消息类型。
• 写：write、putmsg、putpmsg(可以指定波段)；
• 读：read、getmsg、getpmsg(可以指定波段)；由于read只能读取数据，故需要对read模式进行设置（RNORM\RMSGN\RMSGD）

4、I/O多路转换：当需要对多个描述符的状态进行判断时，若采用轮询，则会浪费CPU资源。若采用线程，但是需要同步线程。还可以采用异步I/O但是并不是每一种系统都支持。

• select函数：int select(int masfdp1, fd_set *restrict readfds, fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict exceptfds, struct timeval *restrict tvptr)；
• FD_ISSET、FD_CLR、FD_SET、FD_ZERO
• poll函数，poll函数和select函数功能相似，只不过poll函数对于每一个文件描述符，用结构体去测试其状态。

5、writev和readv函数：用于集中写和散步读

6、writen和readn函数：用于固定读或写多少个字节

7、存储映射I/O：将磁盘文件与存储空间中的一个缓冲区相映射，对缓冲区进行操作就相当于对文件进行操作。

• void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flag, int fields, off_t off);其中的flag可以指定为MAP_SHARED或MAP_PRIVATE。