硬核图解网络IO模型！

硬核图解网络IO模型

在网络编程中，IO（输入/输出）操作是不可避免的。无论是读取文件、接收网络数据还是写入数据，IO操作都是程序与外部世界交互的桥梁。网络IO模型是懂得网络编程核心原理的关键，本文将硬核图解网络IO模型，帮助读者深入懂得其工作原理。

1. IO模型概述

IO模型关键描述了程序在执行IO操作时的状态转换和执行流程。常见的IO模型有五种：阻塞IO、非阻塞IO、IO多路复用、信号驱动IO和异步IO。

2. 阻塞IO

阻塞IO是传统IO模型，程序执行IO操作时，当前线程会阻塞，等待IO操作完成。以下是一个易懂的阻塞IO示例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    char buffer[1024];
    ssize_t bytes_read = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    if (bytes_read == -1) {
        perror("read");
        close(fd);
        return 1;
    }
    printf("Read %ld bytes: %s ", bytes_read, buffer);
    close(fd);
    return 0;
}

在上述代码中，程序执行read操作时，如果文件内容不足1024字节，当前线程会阻塞，直到读取到足够的数据或出现失误。

3. 非阻塞IO

非阻塞IO允许程序在IO操作未完成时继续执行其他任务。以下是一个非阻塞IO示例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    char buffer[1024];
    ssize_t bytes_read;
    while ((bytes_read = read(fd, buffer, sizeof(buffer))) == -1 && errno == EAGAIN);
    if (bytes_read == -1) {
        perror("read");
        close(fd);
        return 1;
    }
    printf("Read %ld bytes: %s ", bytes_read, buffer);
    close(fd);
    return 0;
}

在上述代码中，通过设置O_NONBLOCK标志，read操作不会阻塞当前线程。如果IO操作未完成，read会返回-1，并设置errno为EAGAIN，程序可以继续执行其他任务。

4. IO多路复用

IO多路复用允许程序同时监听多个IO操作，当任何一个IO操作完成时，程序可以立即得到通知并处理。epoll是Linux系统中常用的IO多路复用机制。以下是一个使用epoll的IO多路复用示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#define PORT 8080
int main() {
    int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listen_fd == -1) {
        perror("socket");
        return 1;
    }
    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    if (bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
        perror("bind");
        close(listen_fd);
        return 1;
    }
    if (listen(listen_fd, 5) == -1) {
        perror("listen");
        close(listen_fd);
        return 1;
    }
    int epoll_fd = epoll_create1(0);
    if (epoll_fd == -1) {
        perror("epoll_create1");
        close(listen_fd);
        return 1;
    }
    struct epoll_event event;
    event.data.fd = listen_fd;
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
    epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event);
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
    int accept_fd;
   
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