分散/聚集I/O

分散/聚集I/O 是一种可以在单词系统调用中对多个缓冲区输入输出的方法，可以把的一个缓冲区的数据写到单个数据流，也可以把单个数据流读到多个缓冲区中。其命名的原因在于数据会被分散到指定缓冲区向量，或者从指定缓冲区向量中聚集数据。这种输入输出的方法也成为向量I/O。前面所提到的标准读写系统调用可以成为线性I/O

与线性I/O相比，分散聚集I/O有如下优势：

1. 编码模式更自然
2. 如果数据本身是分段的，向量IO提供了直观的数据处理方式
3. 效率更高
4. 单个向量I/O操作可以取代多个线性I/O操作
5. 性能更好
6. 除了减少了发起的系统调用次数，通过内部优化，向量I/O可以比线性I/O提供更好的性能
7. 支持原子性
8. 和多个线性I/O操作不同，一个进程可以执行单个向量I/O操作，比秒了和其它进程交叉操作的风险

readv()和writev()

readv()函数从文件描述符fd中读取count个段(一个段即一个iovec结构体)到参数参数iov所指定的缓冲区中：

#include <sys/uio.h>

ssize_t readv (int fd, const struct iovec *iov, int count);

writev()函数冲参数iov指定的缓冲区中读取count个段的数据，并写入fd中：

#include <sys/uio.h>
ssize_t writev (int fd, const struct iovec *iov, int count);

除了同时操作多个缓冲区外，readv()函数和writev()函数的功能分别和read()和write()的功能一致

每个iovec结构体描述一个独立的/物理不连续的缓冲区，我们称其为段：

#include <sys/uio.h>
struct iovec
{
    void *iov_base;
    size_t iov_len;
}

一组段的集合称为向量。每个段描述了内存中所要读写的缓冲区的地址和长度。

readv()函数在处理下个缓冲区之前，会填满当前缓冲区的iov_len个字节。

writev()函数在处理下个缓冲区之前，会把当前缓冲区所有iov_len个字节的数据输出

这两个函数都会顺序处理向量中的段，从iov[0]开始，一直到iov[count-1]

返回值

操作成功是，readv()函数和writev()函数分别返回读写的字节数，该字节数应该等于所有count个iov_len的和

出错时，返回-1并设置errno，设置的errno和read()、write()相同。此外还有另外两种错误场景：

1. 如果所有count个iov_len的和超出ssize_max，则不会处理任何数据，返回-1，并把errno设置为EINVAL
2. count必须大于0，且小于等于IOV_MAX(1024)，如果count为0，则返回0(errno可能设置为EINVAL)。如果超过IOV_MAX，不会处理数据，返回-1，并把errno设置为EINVAL

writev()示例

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/uio.h>

int main()
{
    struct iovec iov[3];
    ssize_t nr;
    int fd, i;

    char *buf[] = {
        "The term buccaneer comes from the word boucan.\n",
        "A boucan is a wooden frame used for cokking meat.\n",
        "Buccaneer is the West Indies name for a pirate.\n"
    };

    fd = open ("buccaneer.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
    if (fd == -1)
    {
        perror ("open");
        return 1;
    }

    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        iov[i].iov_base = buf[i];
        iov[i].iov_len = strlen(buf[i]) +1;
    }

    nr = writev (fd, iov, 3);
    if (nr == -1)
    {
        perror ("writev");
        return 1;
    }
    printf ("wrote %d bytes\n", nr);

    if (close (fd))
    {
        perror ("close");
        return 1;
    }
}

readv()示例

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/uio.h>

int main()
{
    char foo[48], bar[51], baz[49];
    struct iovec iov[3];
    ssize_t nr;
    int fd, i;

    fd = open("buccaneer.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }

    iov[0].iov_base = foo;
    iov[0].iov_len = sizeof(foo);
    iov[1].iov_base = bar;
    iov[1].iov_len = sizeof(bar);
    iov[2].iov_base = baz;
    iov[2].iov_len = sizeof(baz);

    nr = readv (fd,iov,3);
    if (nr == -1)
    {
        perror ("readv");
        return 1;
    }

    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        printf ("%d:%s", i, (char*)iov[i].iov_base);
    }

    if (close (fd))
    {
        perror ("close");
        return 1;
    }
}