readwrite拥塞与⾮拥塞
read/write
read函数从打开的设备或⽂件中读取数据。
#include <unistd.h>  ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); 返回值：成功返回读取的字节数，出错返回-1并设置errno，如果在调read之前已到达⽂件末尾，则这次read返回0
参数count是请求读取的字节数，读上来的数据保存在缓冲区buf中，同时⽂件的当前读写位置向后移。注意这个读写位置和使⽤C标准I/O库时的读写位置有可能不同，这个读写位置是记在内核中的，⽽使⽤C标准I/O库时的读写位置是⽤户空间I/O缓冲区中的位置。
fread就是通过read来实现的，fread是C语⾔的库，⽽read是系统调⽤
但是差别在read每次读的数据是调⽤者要求的⼤⼩，⽐如调⽤要求读取10个字节数据，read就会读10个字节数据到数组中，⽽fread不⼀样，为了加快读的速度，fread每次都会读⽐要求更多的数据，然后放到缓冲区中，这样下次再读数据只需要到缓冲区中去取就可以了。
fread每次会读取⼀个缓冲区⼤⼩的数据，32位下⼀般是4096个字节，相当于调⽤了read(fd,buf,4096)
⽐如需要读取512个字节数据，分4次读取，调⽤read就是：
for(i=0; i<4; ++i)
read(fd,buf,128)
⼀共有4次系统调⽤
⽽fread⼀次就读取了4096字节放到缓冲区了，所以省事了
⽐如⽤fgetc读⼀个字节，fgetc有可能从内核中预读1024个字节到I/O缓冲区中，再返回第⼀个字节，这时该⽂件在内核中记录的读写位置是1024，⽽在FILE结构体中记录的读写位置是1。注意返回值类型是ssize_t，表⽰有符号的size_t，这样既可以返回正的字节数、0（表⽰到达⽂件末尾）也可以返回负值-1（表⽰出错）。read函数返回时，返回值说明了buf中前多少个字节是刚读上来的。有些情况下，实际读到的字节数（返回值）会⼩于请求读的字节数count，例如：
读常规⽂件时，在读到count个字节之前已到达⽂件末尾。例如，距⽂件末尾还有30个字节⽽请求读100个字节，则read返回30，下次read将返回0。
从终端设备读，通常以⾏为单位，读到换⾏符就返回了。
从⽹络读，根据不同的传输层协议和内核缓存机制，返回值可能⼩于请求的字节数，后⾯socket编程部分会详细讲解。
write函数向打开的设备或⽂件中写数据。
#include <unistd.h>  ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 返回值：成功返回写⼊的字节数，出错返回-1并设置errno
写常规⽂件时，write的返回值通常等于请求写的字节数count，⽽向终端设备或⽹络写则不⼀定。
读常规⽂件是不会阻塞的，不管读多少字节，read⼀定会在有限的时间内返回。从终端设备或⽹络读则不⼀定，如果从终端输⼊的数据没有换⾏符，调⽤read读终端设备就会阻塞，如果⽹络上没有接收到数据包，调⽤read从⽹络读就会阻塞，⾄于会阻塞多长时间也是不确定的，如果⼀直没有数据到达就⼀直阻塞在那⾥。同样，写常规⽂件是不会阻塞的，⽽向终端设备或⽹络写则不⼀定。
现在明确⼀下阻塞（Block）这个概念。当进程调⽤⼀个阻塞的系统函数时，该进程被置于睡眠（Sleep）状态，这时内核调度其它进程运⾏，直到该进程等待的事件发⽣了（⽐如⽹络上接收到数据包，或者调⽤sleep指定的睡眠时间到了）它才有可能继续运⾏。与睡眠状态相对的是运⾏（Running）状态，在Linux内核中，处于运⾏状态的进程分为两种情况：
正在被调度执⾏。CPU处于该进程的上下⽂环境中，程序计数器（eip）⾥保存着该进程的指令地址，通⽤寄存器⾥保存着该进程运算过程的中间结果，正在执⾏该进程的指令，正在读写该进程的地址空间。
就绪状态。该进程不需要等待什么事件发⽣，随时都可以执⾏，但CPU暂时还在执⾏另⼀个进程，所以该进程在⼀个就绪队列中等待被内核调度。系统中可能同时有多个就绪的进程，那么该调度谁执⾏呢？内核的调度算法是基于优先级和时间⽚的，⽽且会根据每个进程的运⾏情况动态调整它的优先级和时间⽚，让每个进程都能⽐较公平地得到机会执⾏，同时要兼顾⽤户体验，不能让和⽤户交互的进程响应太慢。
下⾯这个⼩程序从终端读数据再写回终端。
例 28.2. 阻塞读终端
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
char buf[10];
int n;
n = read(STDIN_FILENO, buf,10);
if(n <0){
perror("read STDIN_FILENO");
exit(1);
}
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
return0;
}
执⾏结果如下：
$ ./a.out  hello（回车） hello $ ./a.out  hello world（回车） hello worl$ d bash: d: command not found
第⼀次执⾏a.out的结果很正常，⽽第⼆次执⾏的过程有点特殊，现在分析⼀下：
1. Shell进程创建a.out进程，a.out进程开始执⾏，⽽Shell进程睡眠等待a.out进程退出。
2. a.out调⽤read时睡眠等待，直到终端设备输⼊了换⾏符才从read返回，read只读⾛10个字符，剩下的字符仍然保存在内核的终端设备输⼊缓冲
区中。
3. a.out进程打印并退出，这时Shell进程恢复运⾏，Shell继续从终端读取⽤户输⼊的命令，于是读⾛了终端设备输⼊缓冲区中剩下的字符d和换
⾏符，把它当成⼀条命令解释执⾏，结果发现执⾏不了，没有d这个命令。
如果在open⼀个设备时指定了O_NONBLOCK标志，read/write就不会阻塞。以read为例，如果设备暂时没有数据可读就返回-1，同时
置errno为EWOULDBLOCK（或者EAGAIN，这两个宏定义的值相同），表⽰本来应该阻塞在这⾥（would block，虚拟语⽓），事实上并没有阻塞⽽是直接返回错误，调⽤者应该试着再读⼀次（again）。这种⾏为⽅式称为轮询（Poll），调⽤者只是查询⼀下，⽽不是阻塞在这⾥死等，这样可以同时监视多个设备：
while(1) {  ⾮阻塞read(设备1);  if(设备1有数据到达)  处理数据;  ⾮阻塞read(设备2);  if(设备2有数据到达)  处理数据;  ... }
如果read(设备1)是阻塞的，那么只要设备1没有数据到达就会⼀直阻塞在设备1的read调⽤上，即使设备2有数据到达也不能处理，使⽤⾮阻塞I/O就可以避免设备2得不到及时处理。
⾮阻塞I/O有⼀个缺点，如果所有设备都⼀直没有数据到达，调⽤者需要反复查询做⽆⽤功，如果阻塞在那⾥，操作系统可以调度别的进程执⾏，就不会做⽆⽤功了。在使⽤⾮阻塞I/O时，通常不会在⼀个while循环中⼀直不停地查询（这称为Tight Loop），⽽是每延迟等待⼀会⼉来查询⼀下，以免做太多⽆⽤功，在延迟等待的时候可以调度其它进程执⾏。
while(1) {  ⾮阻塞read(设备1);  if(设备1有数据到达)  处理数据;  ⾮阻塞read(设备2);  if(设备2有数据到达)  处理数据;  ...  sleep(n); }
这样做的问题是，设备1有数据到达时可能不能及时处理，最长需延迟n秒才能处理，⽽且反复查询还是做了很多⽆⽤功。以后要学习的select(2)函数可以阻塞地同时监视多个设备，还可以设定阻塞等待的超时时间，从⽽圆满地解决了这个问题。
以下是⼀个⾮阻塞I/O的例⼦。⽬前我们学过的可能引起阻塞的设备只有终端，所以我们⽤终端来做这个实验。程序开始执⾏时在0、1、2⽂件描述符上⾃动打开的⽂件就是终端，但是没有O_NONBLOCK标志。所以就像⼀样，读标准输⼊是阻塞的。我们可以重新打开⼀遍设备⽂件/dev/tty（表⽰当前终端），在打开时指定O_NONBLOCK标志。
O_NONBLOCK 以不可阻断的⽅式打开⽂件，也就是⽆论有⽆数据读取或等待，都会⽴即返回进程之中。
例 28.3. ⾮阻塞读终端
从终端设备或⽹络读则不⼀定，如果从终端输⼊的数据没有换⾏符，调⽤read读终端设备就会阻塞
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
write的返回值#include <stdlib.h>
#define MSG_TRY "try again\n"
int main(void)
{
char buf[10];
int fd, n;
fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK);
if(fd<0) {
perror("open /dev/tty");
exit(1);
}
tryagain:
n = read(fd, buf, 10);
if (n < 0) {
if (errno == EAGAIN) {
sleep(1);
write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY));
goto tryagain;
}
perror("read /dev/tty");
exit(1);
}
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
close(fd);
return 0;
}
直到按下回车把之前的输⼊输出（最多10个），然后停⽌。
以下是⽤⾮阻塞I/O实现等待超时的例⼦。既保证了超时退出的逻辑⼜保证了有数据到达时处理延迟较⼩。例 28.4. ⾮阻塞读终端和等待超时
read：既可以返回正的字节数、0（表⽰到达⽂件末尾）也可以返回负值-1（表⽰出错）
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#define MSG_TRY "try again\n"
#define MSG_TIMEOUT "timeout\n"
int main(void)
{
char buf[10];
int fd, n, i;
fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK);
if(fd<0){
perror("open /dev/tty");
exit(1);
}
for(i=0; i<5; i++){
n = read(fd, buf,10);
if(n>=0)
break;
if(errno!=EAGAIN){
perror("read /dev/tty");
exit(1);
}
sleep(1);
write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY));
}
if(i==5)
write(STDOUT_FILENO, MSG_TIMEOUT, strlen(MSG_TIMEOUT));
else
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
close(fd);
return0;
}

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