本文介绍如果在Libuv中使用io_uring。逻辑：
1 申请一个io_uring对应的fd。
2 初始化一个poll handle，封装1中的fd。
3 注册到Libuv的epoll中。
4 读取文件列表，给io_uring提交请求
5 io_uring完成，1中的fd可读，从而epoll返回。
6 Libuv的poll io阶段执行回调。
7 回调里获取io_uring的任务完成列表，拿到每个任务关联的请求，执行回调。
代码如下（参考https://github.com/shuveb/io_uring-by-example/blob/master/03_cat_liburing/main.c和https://github.com/libuv/libuv/pull/2322）。
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <liburing.h>
#include <stdlib.h>
#include <uv.h>
#define QUEUE_DEPTH 1
#define BLOCK_SZ 1024
// 前向声明
struct file_info;
// 定义回调
typedef void (*file_callback)(struct file_info*);
// 管理一个文件读取请求的结构体
struct file_info {
// 文件大小
off_t file_sz;
// 回调
file_callback cb;
// 读取的大小
int count;
// 文件名
char *name;
// 读取的数据
struct iovec iovecs[];
};
// 获取文件大小
off_t get_file_size(int fd) {
struct stat st;
if(fstat(fd, &st) < 0) {
perror("fstat");
return -1;
}
if (S_ISBLK(st.st_mode)) {
unsigned long long bytes;
if (ioctl(fd, BLKGETSIZE64, &bytes) != 0) {
perror("ioctl");
return -1;
}
return bytes;
} else if (S_ISREG(st.st_mode))
return st.st_size;
return -1;
}
// 向内核提交一个请求
int submit_read_request(char *file_path, file_callback cb, struct io_uring *ring) {
// 打开文件
int file_fd = open(file_path, O_RDONLY);
if (file_fd < 0) {
perror("open");
return 1;
}
// 获取大小
off_t file_sz = get_file_size(file_fd);
off_t bytes_remaining = file_sz;
int current_block = 0;
int blocks = (int) file_sz / BLOCK_SZ;
if (file_sz % BLOCK_SZ) blocks++;
// 申请内存
struct file_info *fi = malloc(sizeof(*fi) + (sizeof(struct iovec) * blocks));
// 保存文件名
fi->name = file_path;
// 计算和申请保存文件内容的内存
while (bytes_remaining) {
// 剩下的大小
off_t bytes_to_read = bytes_remaining;
// 一个buffer最大保存BLOCK_SZ大小
if (bytes_to_read > BLOCK_SZ)
bytes_to_read = BLOCK_SZ;
// 记录buffer大小
fi->iovecs[current_block].iov_len = bytes_to_read;
// 申请内存
void *buf;
if( posix_memalign(&buf, BLOCK_SZ, BLOCK_SZ)) {
perror("posix_memalign");
return 1;
}
// 记录内存地址
fi->iovecs[current_block].iov_base = buf;
// 下一块
current_block++;
// 更新剩下的大小
bytes_remaining -= bytes_to_read;
}
// 保存文件大小
fi->file_sz = file_sz;
// 获取一个io_uring的请求结构体
struct io_uring_sqe *sqe = io_uring_get_sqe(ring);
// 填充请求
io_uring_prep_readv(sqe, file_fd, fi->iovecs, blocks, 0);
// 保存请求上下文，响应的时候用
io_uring_sqe_set_data(sqe, fi);
// 保存回调
fi->cb = cb;
// 提交请求给内核
io_uring_submit(ring);
return 0;
}
// io_uring相关的结构体
struct io_uring_info {
int fd;
int32_t pending;
struct io_uring ring;
uv_poll_t poll_handle;
};
// io_uring完成任务后，Libuv执行的回调
void uv__io_uring_done(uv_poll_t* handle, int status, int events) {
struct io_uring* ring;
struct io_uring_info* io_uring_data;
struct io_uring_cqe* cqe;
struct file_info* req;
// 获取Libuv中保存的io_uring信息
io_uring_data = uv_default_loop()->data;
ring = &io_uring_data->ring;
// 处理每一个完成的请求
while (1) {
io_uring_peek_cqe(ring, &cqe);
if (cqe == NULL)
break;
// 全部处理完则注销事件
if (--io_uring_data->pending == 0)
uv_poll_stop(handle);
// 拿到请求上下文
req = (void*) (uintptr_t) cqe->user_data;
// 记录读取的大小
req->count = cqe->res;
io_uring_cq_advance(ring, 1);
// 执行回调
req->cb(req);
}
// 处理完则退出
if (io_uring_data->pending == 0)
uv_stop(uv_default_loop());
}
// 文件读取后的业务回调
void filedone(struct file_info* info) {
printf("读取的大小：%d，文件信息：%s => %d\n", (int)info->count, info->name, (int)info->file_sz);
}
int main(int argc, char *argv[]) {
if (argc < 2) {
fprintf(stderr, "请输入文件名称\n");
return 1;
}
// 申请一个io_uring相关的结构体
struct io_uring_info *io_uring_data = malloc(sizeof(*io_uring_data));
// 初始化io_uring
io_uring_queue_init(1, &io_uring_data->ring, 0);
// 初始化poll handle，保存监听的fd
uv_poll_init(uv_default_loop(), &io_uring_data->poll_handle, io_uring_data->ring.ring_fd);
// 注册事件和回调
uv_poll_start(&io_uring_data->poll_handle, UV_READABLE, uv__io_uring_done);
// 保存io_uring的上下文在loop中
uv_default_loop()->data = (void *)io_uring_data;
// 处理每一个文件
for (int i = 1; i < argc; i++) {
submit_read_request(argv[i], filedone, &io_uring_data->ring);
io_uring_data->pending++;
}
// 开始事件循环
uv_run(uv_default_loop(), UV_RUN_DEFAULT);
// 退出
uv_loop_close(uv_default_loop());
io_uring_queue_exit(&io_uring_data->ring);
return 0;
}
编译过程
1 git clone https://github.com/axboe/liburing.git。执行./configure && make -j2 && sudo make install（make j2开启两个线程编译，根据自己的核数定）。
2 git clone https://github.com/libuv/libuv.git。执行./autogen.sh && ./configure && make -j2 && sudo make install。
3 安装完依赖后新建test.cc。然后编译 gcc -xc test2.cc -luring -luv（xc指定按c语言编译，c++的话限制不一样，会报错）。
4 新建两个测试文件hello.cc和world.cc 。执行 ./a.out hello.cc world.cc。
5 输出
读取的大小：6997，文件信息：hello.cc => 6997
读取的大小：11019，文件信息：world.cc => 11019
代码仓库：https://github.com/theanarkh/learn-io_uring