网络IO

发布时间 2023-04-07 20:47:03作者: ImreW

(一)I/O到底是什么?

I/O 其实就是 input 和 output 的缩写,即输入/输出。

那输入输出啥呢?

比如我们用键盘来敲代码其实就是输入,那显示器显示图案就是输出,这其实就是 I/O。

而我们时常关心的磁盘 I/O 指的是硬盘和内存之间的输入输出。

读取本地文件的时候,要将磁盘的数据拷贝到内存中,修改本地文件的时候,需要把修改后的数据拷贝到磁盘中。

网络 I/O 指的是网卡与内存之间的输入输出。

当网络上的数据到来时,网卡需要将数据拷贝到内存中。当要发送数据给网络上的其他人时,需要将数据从内存拷贝到网卡里。

那为什么都要跟内存交互呢?

我们的指令最终是由 CPU 执行的,究其原因是 CPU 与内存交互的速度远高于 CPU 和这些外部设备直接交互的速度。

因此都是和内存交互,当然假设没有内存,让 CPU 直接和外部设备交互,那也算 I/O。

总结下:I/O 就是指内存与外部设备之间的交互(数据拷贝)。

(二)为什么网络 I/O 会被阻塞?

其实了解了 Socket 的通讯内幕就能回答这个问题。

详细来看这个问题要从建连和通讯涉及到个各个方法来入手,分别是 accept、connect、read、write 。

我们慢慢分析下。

1.创建 socket

首先服务端需要先创建一个 socket。在 Linux 中一切都是文件,那么创建的 socket 也是文件,每个文件都有一个整型的文件描述符(fd)来指代这个文件。

int socket(
int domain, //这个参数用于选择通信的协议族,比如选择 IPv4 通信,还是 IPv6 通信等等
int type, //选择套接字类型,可选字节流套接字、数据报套接字等等。
int protocol);//指定使用的协议。

这个 protocol 通常可以设为 0 ,因为由前面两个参数可以推断出所要使用的协议。

比如socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);,表明使用 IPv4 ,且使用字节流套接字,可以判断使用的协议为 TCP 协议。

这个方法的返回值为 int ,其实就是创建的 socket 的 fd

2.bind

现在我们已经创建了一个 socket,但现在还没有地址指向这个 socket。

众所周知,服务器应用需要指明 IP 和端口,这样客户端才好找上门来要服务,所以此时我们需要指定一个地址和端口来与这个 socket 绑定一下

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数里的 sockfd 就是我们创建的 socket 的文件描述符,执行了 bind 参数之后我们的 socket 距离可以被访问又更近了一步。

3.listen