非阻塞 I/O 问题答案

【问题标题】：Non-blocking I/O issue非阻塞 I/O 问题
【发布时间】：2015-01-10 14:54:35
【问题描述】：

我对套接字上的异步 I/O 没有太多经验。最近，我必须实现一个 TCP 客户端，它将在单独的线程中连接到服务器并等待输入数据，并且以非阻塞方式，以便可以通过简单地设置控制线程的一些标志变量来立即终止线程。我的解决方案是设置套接字非阻塞并实现一个循环，如果 errno 是 E_WOULDBLOCK 并在标志变量 run 不再设置时退出循环，则一遍又一遍地调用 recv。是这样的：

while(run) {
   if( -1 == recv(...))
   {
       if(errno == E_WOULDBLOCK)
            continue; 
       else
            break; 
   }
   else
   {
       process_data(...); 
   }
}

问题是：这个解决方案在 CPU 使用率方面有多好？使用 select/poll/epoll 会更有效吗？

还有一个问题：有没有办法让阻塞的select、read或connnect调用立即从其他线程返回？

【问题讨论】：

语言是什么（C、C++）！？
最好是：if ((errno == E_WOULDBLOCK) || (errno == EAGAIN))
@alk，sometimes，是的。
注意，在 Linux 上，recv may block after select，因此同时使用非阻塞 IO 和选择。

标签： linux multithreading sockets unix io

【解决方案1】：

问题是：这个解决方案在 CPU 使用率方面有多好？将要使用 select/poll/epoll 更有效？

它非常效率低下。这可能是您处理多个连接的最糟糕的方式。考虑每个recv 是一个系统调用：它需要一个上下文切换。上下文切换并不昂贵，但是在高频循环中计算上下文切换可能会占用 CPU 使用率。此外，如果您要在通话和另一个通话之间睡觉，以“软化循环”，您最终会在数据接收和处理之间付出延迟；人脉越多，感觉就越高。

select 基本上告诉内核：“我希望这些 fd 集由你监控，并且在发生某些事情时立即发出信号。”。您的流程将进入等待状态，并在交付事件时准备就绪。同时，CPU 可能服务于其他进程。

您可以使用阻塞多路复用器并在单独的线程（可能来自线程池）中处理每个工作，这非常有效。但这取决于你在做什么。

还有一个问题：有没有办法让阻塞的选择、读取或连接调用立即从其他线程返回？

嗯，是的。但是你想拥有什么吗？正如@alk 所说，您可以向他们发送信号。此外，对于recv 和connect，您可能需要使用select/poll 或任何其他具有超时属性的多路复用器；不过，它可能更难编程。

【讨论】：

【解决方案2】：

这个解决方案在 CPU 使用率方面有多好？

忙碌的等待是非常低效的。

使用select/poll/epoll会更有效吗？

是的。

有没有办法让被屏蔽的select、read 或connnect 立即返回

是的，向阻塞的线程发送一个信号。有问题的函数将返回-1，并且errno 应设置为EINTR。在设置信号处理程序时，请注意编译器的实现如何处理 SA_RESTART。

【讨论】：

如果你不知道另一个线程所处的状态，使用信号唤醒另一个线程可能是不安全的。如果另一个线程恰好/not/被阻塞在select ，信号可能会破坏实际发生的任何事情。
On 可能会在进入预期阻塞的部分之前设置信号处理程序，并在离开本部分时禁用处理程序。 @user3553031

【解决方案3】：

您提供的代码使用紧密的轮询循环（即，在收到输入之前它不会阻塞，甚至在轮询之间等待）。由于 CPU 一直在检查输入，因此它的效率可能非常低。通常，只有在输入可用之前的最长时间受到严格限制时，这样的轮询才合适；在绝大多数情况下，您应该使用 select 或 epoll 之类的内容进行屏蔽。

如果您有一个线程在select（或类似）上被阻塞，强制它从另一个线程恢复的一种简单方法是创建一个管道，将管道的读取端添加到选择中，然后每当您想解除阻塞选择线程时，从另一个线程写入管道。

【讨论】：

【解决方案4】：

假设您使用 C 进行编程并且拥有一个不错的内核版本，pselect 是您的最佳选择。

同时等待输入和信号是一个众所周知的问题，对于与之相关的问题和解决方案有很多很好的讨论。您可能会发现 this discussion 是一个好的开始。

【讨论】：