Linux学习笔记8 - 文件IO编程(二)

1.多路复用

• I/O 处理的模型有 5 种。

  • 阻塞 I/O 模型：在这种模型下，若所调用的 I/O 函数没有完成相关的功能，则会使进程挂起，直到相关数据到达才会返回。

    • 对管道设备、终端设备和网络设备进行读写时经常会出现这种情况。

  • 非阻塞 I/O 模型：在这种模型下，当请求的 I/O 操作不能完成时，则不让进程睡眠，而且立即返回。

    • 非阻塞 I/O 使用户可以调用不会阻塞的 I/O 操作，如 open()、write()和 read()。
      如果该操作不能完成，则会立即返回出错（例如：打不开文件）或者返回 0（例如：在缓冲区中没有数据可以读取或者没有空间可以写入数据）。

  • I/O 多路转接模型：在这种模型下，如果请求的 I/O 操作阻塞，且它不是真正阻塞 I/O，而是让其中的一个函数等待，在这期间，I/O 还能进行其他操作

    • select()和 poll()函数就是属于这种模型。

  • 信号驱动 I/O 模型：在这种模型下，通过安装一个信号处理程序，系统可以自动捕获特定信号的到来，从而启动 I/O。

    • 这是由内核(Kernel)通知用户(Notice User)何时可以启动一个 I/O 操作决定的。

  • 异步 I/O 模型：在这种模型下，当一个描述符已准备好，可以启动 I/O 时，进程会通知内核。

    • 现在并不是所有的系统都支持这种模型。

2.标准I/O操作

• 在运行系统调用时，Linux 必须从用户态切换到内核态，执行相应的请求，然后再返回到用户态，所以应该尽量减少系统调用的次数，从而提高程序的效率。标准 I/O 提供流缓冲的目的就是尽可能减少使用 read()和 write()等系统调用的数量。

• 标准 I/O 提供了 3 种类型的缓冲存储:

  • 全缓冲：在这种情况下，当填满标准 I/O 缓存后才进行实际 I/O 操作。存放在磁盘上的文件通常是由标准 I/O 库实施全缓冲的。在一个流上执行第一次 I/O 操作时，通常调用 malloc()就是使用全缓冲。
  • 行缓冲：在这种情况下，当在输入和输出中遇到行结束符时，标准 I/O 库执行 I/O 操作。这允许我们一次输出一个字符（如 fputc()函数），但只有写了一行之后才进行实际 I/O 操作。 标准输入和标准输出就是使用行缓冲的典型例子。
  • 不带缓冲：标准 I/O 库不对字符进行缓冲。如果用标准 I/O 函数写若干字符到不带缓冲的流中，则相当于用系统调用 write()函数将这些字符全写到被打开的文件上。标准出错 stderr 通常是不带缓存的，这就使得出错信息可以尽快显示出来，而不管它们是否含有一个行结束符。

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参考文献:《Linux嵌入式应用程序开发标准教程》