高级IO操作

news2025/1/31 22:44:58

高级I/O操作与非阻塞I/O

在操作系统中，I/O（输入/输出）操作是所有实现的基础。本文将探讨阻塞I/O与非阻塞I/O的区别，以及如何使用有限状态机来实现非阻塞I/O，并介绍数据中继的概念。

阻塞I/O与非阻塞I/O

阻塞I/O

阻塞I/O是操作系统中默认的I/O操作方式。在阻塞I/O中，如果系统调用（如read()或write()）无法立即执行，进程将被阻塞，直到可以进行I/O操作为止。这意味着，如果一个进程正在等待I/O操作，它将无法进行任何其他操作。

非阻塞I/O

非阻塞I/O允许进程在I/O操作无法立即执行时继续进行其他操作。在非阻塞模式下，如果读操作时设备数据不充足，或写数据时缓冲区空间不足，系统会返回一个EAGAIN错误，告诉进程当前无法进行I/O操作，进程可以稍后再试。

有限状态机编程

有限状态机（Finite State Machine, FSM）是一种用来处理复杂流程的编程模型。它适用于流程结构化的场景，也可以用于处理复杂且非结构化的流程。

有限状态机解决的问题是复杂流程。
简单流程：自然流程是结构化的，按照人类顺序思维解决的问题。
复杂流程：自然流程不是结构化的，比如先前的MultiButton。

实现非阻塞I/O

要在Linux操作系统下实现非阻塞I/O，可以使用O_NONBLOCK标志来设置文件描述符。以下是一个简单的示例，展示如何打开一个文件并以非阻塞方式读取数据。

int fd = open("file.txt", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
if (fd < 0) {
    perror("open()");
    exit(1);
}

数据中继原理解析

数据中继是指在两个设备之间进行数据交换的过程。在数据中继中，一个设备作为源设备，另一个设备作为目标设备。数据中继的实现通常涉及两个状态机，一个用于读取数据（源设备）另一个用于写入数据（目标设备）。

在这里插入图片描述

假设打开两个设备，要在两个设备之间进行数据交换（数据中继）
两个设备也有其它数据来源
要实现的功能：
读左然后写右和读右然后写左
要是用阻塞的话左边一直没数据来会卡在读左等待
分成两个任务一个读左然后写右，一个读右然后写左

具体实例
在linux操作系统下实现终端设备界面相互切换。实现读取fd1的数据写入的fd2中，读取fd2的数据写入到fd1当中。
状态机简单示意图如下所示：
在这里插入图片描述

非阻塞IO

简单流程：自然流程是结构化的

复杂流程：自然流程不是结构化的

完成数据中继，就像copy文件的程序

非阻塞操作：

在Linux中，一切皆文件，文件读写操作默认是阻塞的。但是可以通过设置O_NONBLOCK标志将读写操作设置为非阻塞方式。如果读操作时设备数据不足或者写操作时缓冲区空间不足，系统会返回-EAGAIN错误，但不会阻塞线程。

例子

int fd = open("file.txt", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
if (fd < 0) {
    perror("open()");
    exit(1);
}

fcntl
fcntl函数的作用是获取和设置文件的访问模式和状态标志。

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */);

参数说明：

  • fd：文件描述符。
  • cmd：控制命令，如F_GETFL和F_SETFL。
  • F_GETFL (void)：返回文件访问模式和文件状态标志。
  • F_SETFL (int)：设置文件状态标志为指定值，忽略文件访问模式和文件创建标志。

在Linux中，F_SETFL命令可以改变O_APPEND、O_ASYNC、O_DIRECT、O_NOATIME和O_NONBLOCK标志，但不能改变O_DSYNC和O_SYNC标志。

relay函数编写

  1. 获取文件原有状态。
  2. 在原有状态基础上添加非阻塞状态。
relay(int fd1, int fd2) {
    int fd1save = fcntl(fd1, F_GETFL); // 获取文件状态
    fcntl(fd1, F_SETFL, fd1save | O_NONBLOCK); // 设置文件为非阻塞状态
    int fd2save = fcntl(fd2, F_GETFL); // 获取文件状态
    fcntl(fd2, F_SETFL, fd2save | O_NONBLOCK); // 设置文件为非阻塞状态
}

定义两个状态机，一个负责从源文件读取数据到目标文件，另一个负责从目标文件读取数据到源文件。

// 状态机状态枚举
enum {
    STATE_R = 1, // 读态
    STATE_W,    // 写态
    STATE_EX,   // 异常终止态
    STATE_T     // 退出态
};

// 状态机结构体
struct fsm_st {
    int state;    // 当前状态
    int sfd;      // 源文件描述符
    int dfd;      // 目标文件描述符
    int len;      // 读取长度
    int pos;      // 位置
    char *errstr; // 报错信息
    char buf[BUFSIZE]; // 缓冲区
};

// 初始化状态机
static void relay(int fd1, int fd2) {
    struct fsm_st fsm12, fsm21;
    int fd1save = fcntl(fd1, F_GETFL);
    fcntl(fd1, F_SETFL, fd1save | O_NONBLOCK);
    int fd2save = fcntl(fd2, F_GETFL);
    fcntl(fd2, F_SETFL, fd2save | O_NONBLOCK);
    fsm12.state = STATE_R;
    fsm12.sfd = fd1;
    fsm12.dfd = fd2;
    fsm21.state = STATE_R;
    fsm21.sfd = fd2;
    fsm21.dfd = fd1;
    // ...
}

// 当不是退出态时，推动状态机
while (fsm12.state != STATE_T && fsm21.state != STATE_T) {
    fsm_driver(&fsm12);
    fsm_driver(&fsm21);
}

// 恢复起始默认状态
fcntl(fd1, F_SETFL, fd1save);
fcntl(fd2, F_SETFL, fd2save);
}

fsm_driver推动状态机
-----------------

```c
static void fsm_driver(struct fsm_st *fsm) {
    int ret;

    switch (fsm->state) {
        case STATE_R:
            fsm->len = read(fsm->sfd, fsm->buf, BUFSIZE);
            if (fsm->len == 0) {
                fsm->state = STATE_T;
            } else if (fsm->len < 0) {
                fsm->errstr = "read()";
                fsm->state = STATE_EX;
            } else {
                fsm->pos = 0;
                fsm->state = STATE_W;
            }
            break;

        case STATE_W:
            ret = write(fsm->dfd, fsm->buf + fsm->pos, fsm->len);
            if (ret < 0) {
                fsm->errstr = "write()";
                fsm->state = STATE_EX;
            } else {
                fsm->pos += ret;
                fsm->len -= ret;
                if (fsm->len == 0) {
                    fsm->state = STATE_R;
                } else {
                    fsm->state = STATE_W;
                }
            }
            break;

        case STATE_EX:
            perror(fsm->errstr);
            fsm->state = STATE_T;
            break;

        case STATE_T:
            // 执行一些清理工作
            break;

        default:
            abort();
    }
}

完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

#define TTY1    "/dev/tty11"
#define TTY2    "/dev/tty12"

#define BUFSIZE 1024

/*状态机状态枚举类型*/
enum
{
    STATE_R=1,      //读态
    STATE_W,     //写态
    STATE_Ex,     //异常终止态
    STATE_T         //退出态
};

/*状态机结构体*/
struct fsm_st
{
    int state; //当前状态机的状态
    
    int sfd;//源文件描述符
    
    int dfd;//目标文件描述符
    
    int len;//读取长度
    
    int pos;//位置
   
    char * errstr; //报错信息
   
    char buf[BUFSIZE]; //buf缓冲区
};

/**************推动状态机****************/
static void fsm_driver(struct fsm_st*fsm)
{
    int ret;

    switch (fsm->state)
    {
    /*状态机读取*/
    case STATE_R:
        /*读取到的源fd存储到buf中*/
        fsm->len = read(fsm->sfd,fsm->buf,BUFSIZE);
        /*如果读取0字节,退出状态机*/
        if (fsm->len == 0)
        fsm->state = STATE_T;
        /*如果读取<0字节,进行状态判断*/
        else if (fsm->len < 0)
        {
           /*如果读取<0字节,二次判断*/
            if (errno == EAGAIN)
                fsm->state =STATE_R;
            else
            {
                /*宕机退出*/
                fsm->errstr = "read()";
                fsm->state =STATE_Ex;
            }
        }
        else
        /*都没有报错,说明读取正常,则开始状态机写入*/
        {
        /*******初始化写入的位置为0***************/
            fsm->pos = 0;
            fsm->state =STATE_W;
        }
        break;

   /*状态机写入*/
    case STATE_W:
        /*写入读取到的数据len*/
        ret = write(fsm->dfd,fsm->buf+fsm->pos,fsm->len);
        /*写入读取到的数据<0*/
        if(ret < 0)
        {
            /*假的错误*/
            if (errno == EAGAIN)
                /*再次进入写入*/
                fsm->state = STATE_W;
            else
            /*真正读取错误*/
            {
                /*读取错误*/
                fsm->errstr = "read()";
                /*宕机退出*/
                fsm->state =STATE_Ex;
            }
        }
        else
      /***************坚持写够len个字节数***************/
        {
           /*******从pos的位置继续向下写入字节***************/
            fsm->pos += ret;
            fsm->len -= ret;
            /*如果写入完成*/
            if(fsm->len == 0)
                /*返回读态*/
                fsm->state = STATE_R;
            /*否则返回写态,继续写够len个字节*/
            else
                fsm->state = STATE_W;
        }
        break;

        /*宕机退出*/
    case STATE_Ex:
        perror(fsm->errstr);
        fsm->state = STATE_T;
        break;
        /*完整退出*/
    case STATE_T:
        /*do sth*/
        break;
    default:
        /*如果都不是以上任意一个状态,发送异常*/
        abort();
        break;
    }

}

static void relay(int fd1,int fd2)
{
    struct fsm_st fsm12,fsm21;  //定义结构体读左写右，读右写左
    
    /*首先保证文件是以非阻塞实现的*/
    int fd1_save = fcntl(fd1,F_GETFL);    //获取文件状态
    fcntl(fd1,F_SETFL,fd1_save|O_NONBLOCK);//追加文件描述符的状态为非阻塞
    
    int fd2_save = fcntl(fd2,F_GETFL);  //获取文件状态
    fcntl(fd2,F_SETFL,fd1_save|O_NONBLOCK); //追加文件描述符的状态为非阻塞
    /******************************/

    /*初始化状态机*/
    fsm12.state = STATE_R;
    fsm12.sfd = fd1;
    fsm12.dfd = fd2;
    
    fsm21.state = STATE_R;
    fsm21.sfd = fd2;
    fsm21.dfd = fd1;
    /**************/
    
    /*当不是退出态,推动状态机*/
    while (fsm12.state != STATE_T ||fsm21.state != STATE_T )
    {
        fsm_driver(&fsm12);
        fsm_driver(&fsm21);
    }
    /************************/

    /*恢复起始默认状态*/
    fcntl(fd1,F_SETFL,fd1_save);
    fcntl(fd2,F_SETFL,fd2_save);
    /******************/
}

int main()
{
    int fd1,fd2;
    /*模拟用户打开设备*/
    fd1 = open(TTY1,O_RDWR);
    if(fd1 < 0)
    {
        perror("open()");
        exit(1);
    }
    
    write(fd1,"TTY1\n",5);
    /*模拟用户打开设备,以非阻塞方式打开设备*/
    fd2 = open(TTY2,O_RDWR|O_NONBLOCK);
    if(fd2 < 0)
    {
        perror("open()");
        exit(1);
    }
    
    write(fd2,"TTY2\n",5);
    /*中继引擎函数*/
    relay(fd1,fd2);

    close(fd2);
    close(fd1);

    exit(0);
}

测试:
要用root用户执行
ctl+atl+F11和ctl+atl+F12来回切换观察
ctl+atl+F1回到图像界面

IO多路转接

解决IO密集型任务中忙等的问题，监视多个文件描述符的行为，当当前文件描述符发生了我们感兴趣的行为时，才去做后续操作。常见的IO多路转接函数有select()、poll()、epoll()等。

select()

可以实现安全的休眠(替代sleep)前面都给NULL，只设置最后的timeout

  • select() 兼容性好 但设计有缺陷 以事件为单位组织文件描述符

  • nfds的类型问题

  • 参数没有const修饰 也就是函数会修改 fdset 任务和结果放在一起

  • 监视的事件太过单一 读 写 异常(异常的种类非常多)

  • 原函数：

#include <sys/select.h>

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
           fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
  • 参数：
  • fd_set 文件描述符集合
    • void FD_CLR(int fd, fd_set *set); 在指定集合中删除指定文件描述符
    • int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); 判断一个文件描述符是否在集合
    • void FD_SET(int fd, fd_set *set); 添加文件描述符到集合
    • void FD_ZERO(fd_set *set); 集合置0
  • nfds 要监视文件描述符里最大的再加1
  • readfds 所关心的可以发生读的状态的集合(当里面有文件描述符发生读就返回)
  • writerfds 所关心的可以发生写的状态的集合(当里面有文件描述符发生写就返回)
  • exceptfds 所关心异常的情况
  • timerout 超时设置（不设置会发生忙等）
    • struct timeval {
      time_t tv_sec; /* seconds /秒
      suseconds_t tv_usec; / microseconds */微秒
      };
  • 返回值 返回发生行为的文件描述符的个数，发生行为的文件描述符会覆盖回原来的集合
  • 会有假错，因为是阻塞的会被信号打断

忙等与非阻塞IO

  • 忙等：会消耗CPU资源，当没有数据可读时会一直消耗CPU。
  • 非阻塞IO：不会消耗CPU，当没有数据可读时会立即返回。

IO多路转接示例

#include <sys/select.h>

static int max(int a, int b) {
    if (a > b) return a;
    return b;
}

static void relay(int fd1, int fd2) {
    int old_fd1, old_fd2;
    fd_set rset, wset;

    old_fd1 = fcntl(fd1, F_GETFL);
    fcntl(fd1, F_SETFL, old_fd1 | O_NONBLOCK);

    old_fd2 = fcntl(fd2, F_GETFL);
    fcntl(fd2, F_SETFL, old_fd2 | O_NONBLOCK);

    struct fsm_st fsm12, fsm21; // 读左写右 读右写左

    fsm12.state = STATE_R;
    fsm12.sfd = fd1;
    fsm12.dfd = fd2;

    fsm21.state = STATE_R;
    fsm21.sfd = fd2;
    fsm21.dfd = fd1;

    while (fsm12.state != STATE_T || fsm21.state != STATE_T) {
        // 布置监视任务
        FD_ZERO(&rset);
        FD_ZERO(&wset);

        if (fsm12.state == STATE_R)
            FD_SET(fsm12.sfd, &rset);
        if (fsm12.state == STATE_W)
            FD_SET(fsm12.sfd, &wset);

        if (fsm21.state == STATE_R)
            FD_SET(fsm21.sfd, &rset);
        if (fsm21.state == STATE_W)
            FD_SET(fsm21.sfd, &wset);

        // 监视
        struct timeval ts;
        ts.tv_sec = 0;
        ts.tv_usec = 2;
        int maxfd = max(fd1, fd2);

        if (fsm12.state < STATE_AUTO || fsm21.state < STATE_AUTO) {
            if (select(maxfd + 1, &rset, &wset, NULL, &ts) < 0) {
                if (errno == EINTR)
                    continue;
                perror("select()");
                exit(1);
            }
        }

        // 查看监视结果
        if (FD_ISSET(fd1, &rset) || FD_ISSET(fd2, &wset) || fsm12.state > STATE_AUTO) {
            fsm_driver(&fsm12);
        }
        if (FD_ISSET(fd2, &rset) || FD_ISSET(fd1, &wset) || fsm21.state > STATE_AUTO) {
            fsm_driver(&fsm21);
        }
    }

    // 恢复原来的文件描述符状态
    fcntl(fd1, F_SETFL, old_fd1);
    fcntl(fd2, F_SETFL, old_fd2);
}

enum {
    STATE_R = 1,
    STATE_W,
    STATE_AUTO,
    STATE_Ex,
    STATE_T
};

在这个例子中，我们使用了select()函数来监视两个文件描述符fd1和fd2。当其中一个文件描述符准备好读或写时，相应的状态机fsm12或fsm21就会被推进。这里增加了一个STATE_AUTO状态，用于在EX或T状态之外的其他状态时，触发读写操作。这样可以避免在异常或退出状态时进行不必要的读写操作。

poll()

poll()函数用于等待文件描述符上的事件。它以文件描述符为单位组织事件，相比select()更加可移植。

原函数

#include <poll.h>

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

作用

  • fds: 指向struct pollfd数组的指针，用于指定要监视的文件描述符及其对应的事件。
  • nfds: 要监视的文件描述符数量。
  • timeout: 超时时间，单位为毫秒。-1表示阻塞直到有事件发生，0表示非阻塞立即返回，大于0表示等待指定时间。

参数

  • struct pollfd: 用于指定文件描述符和事件。
    • fd: 文件描述符。
    • events: 所关心的事件，如POLLIN(可读)、POLLOUT(可写)等。
    • revents: 发生的事件。

返回值

  • 返回就绪文件描述符的个数。
例子
#include <poll.h>

static void relay(int fd1, int fd2) {
    int old_fd1, old_fd2;
    struct fsm_st fsm12, fsm21; // 读左写右 读右写左
    struct pollfd pfd[2];

    old_fd1 = fcntl(fd1, F_GETFL);
    fcntl(fd1, F_SETFL, old_fd1 | O_NONBLOCK);

    old_fd2 = fcntl(fd2, F_GETFL);
    fcntl(fd2, F_SETFL, old_fd2 | O_NONBLOCK);

    fsm12.state = STATE_R;
    fsm12.sfd = fd1;
    fsm12.dfd = fd2;

    fsm21.state = STATE_R;
    fsm21.sfd = fd2;
    fsm21.dfd = fd1;

    pfd[0].fd = fd1;
    pfd[1].fd = fd2;

    while (fsm12.state != STATE_T || fsm21.state != STATE_T) {
        // 布置监视任务
        pfd[0].events = 0; // 事件清零
        if (fsm12.state == STATE_R) // 1可读
            pfd[0].events |= POLLIN;
        if (fsm21.state == STATE_W) // 1可写
            pfd[0].events |= POLLOUT;

        pfd[1].events = 0; // 事件清零
        if (fsm21.state == STATE_R) // 2可读
            pfd[1].events |= POLLIN;
        if (fsm12.state == STATE_W) // 2可写
            pfd[1].events |= POLLOUT;

        // 监视
        if (fsm12.state < STATE_AUTO || fsm21.state < STATE_AUTO) {
            while (poll(pfd, 2, -1) < 0) {
                if (errno == EINTR)
                    continue;
                perror("poll()");
                exit(1);
            }
        }

        // 查看监视结果
        if (pfd[0].revents & POLLIN || pfd[1].revents & POLLOUT || fsm12.state > STATE_AUTO) {
            fsm_driver(&fsm12);
        }
        if (pfd[1].revents & POLLIN || pfd[0].revents & POLLOUT || fsm21.state > STATE_AUTO) {
            fsm_driver(&fsm21);
        }
    }

    // 恢复原来的文件描述符状态
    fcntl(fd1, F_SETFL, old_fd1);
    fcntl(fd2, F_SETFL, old_fd2);
}

在这个例子中，我们使用了poll()函数来监视两个文件描述符fd1和fd2。poll()通过struct pollfd结构体来指定要监视的文件描述符和对应的事件。当文件描述符上发生的事件匹配我们设置的事件时，poll()会返回就绪文件描述符的个数。

epoll

epoll 是 Linux 特有的 I/O 多路复用机制，它是对 poll 机制的增强和优化，因此不具有跨平台性。

epoll_create()

原函数：

#include <sys/epoll.h>

int epoll_create(int size);

作用：创建一个 epoll 实例。

参数：size 参数可以随意给一个大于 0 的数，用于指定 epoll 实例的最大监听数。

返回值：返回新创建的 epoll 实例的文件描述符。

epoll_ctl()

原函数：

#include <sys/epoll.h>

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

作用：控制 epoll 实例，对指定 epoll 实例 epfd 中的文件描述符 fd 执行操作 op（添加、修改、删除）。

参数：

  • epfd：epoll 实例的文件描述符。
  • op：操作类型，如 EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_MOD、EPOLL_CTL_DEL。
  • fd：要操作的文件描述符。
  • event：指定的事件，包括 events 和 data 两个字段。

epoll_event 结构

  • events：所需监听的事件类型，如 EPOLLIN（可读）、EPOLLOUT（可写）等。
  • data：用户数据，可以是文件描述符，也可以是与文件描述符相关联的其他数据。
typedef union epoll_data {
    void        *ptr;
    int          fd;
    uint32_t     u32;
    uint64_t     u64;
} epoll_data_t;

struct epoll_event {
    uint32_t     events;      /* Epoll events */
    epoll_data_t data;        /* User data variable */
};

epoll_wait()

原函数：

#include <sys/epoll.h>

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

作用：等待文件描述符上的事件。

参数：

  • epfd：epoll 实例的文件描述符。
  • events：用于存放等待的事件。
  • maxevents：最多可以返回的事件数。
  • timeout：超时时间，-1 表示阻塞直到有事件发生，0 表示非阻塞立即返回，正数表示等待指定时间。

返回值：返回就绪的事件数。

示例
#include <sys/epoll.h>

static void relay(int fd1, int fd2) {
    int old_fd1, old_fd2;
    struct fsm_st fsm12, fsm21; // 读左写右 读右写左
    struct epoll_event ev;

    old_fd1 = fcntl(fd1, F_GETFL);
    fcntl(fd1, F_SETFL, old_fd1 | O_NONBLOCK);

    old_fd2 = fcntl(fd2, F_GETFL);
    fcntl(fd2, F_SETFL, old_fd2 | O_NONBLOCK);

    fsm12.state = STATE_R;
    fsm12.sfd = fd1;
    fsm12.dfd = fd2;

    fsm21.state = STATE_R;
    fsm21.sfd = fd2;
    fsm21.dfd = fd1;

    int epfd = epoll_create(2);
    if (epfd < 0) {
        perror("epoll_create()");
        exit(1);
    }
    ev.data.fd = fd1;
    ev.events = 0;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd1, &ev);
    ev.data.fd = fd2;
    ev.events = 0;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd2, &ev);

    while (fsm12.state != STATE_T || fsm21.state != STATE_T) {
        ev.data.fd = fd1;
        ev.events = 0;
        // 布置监视任务
        if (fsm12.state == STATE_R) // 1可读
            ev.events |= EPOLLIN;
        if (fsm21.state == STATE_W) // 1可写
            ev.events |= EPOLLOUT;
        epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd1, &ev);

        ev.data.fd = fd2;
        ev.events = 0;
        if (fsm21.state == STATE_R) // 2可读
            ev.events |= EPOLLIN;
        if (fsm12.state == STATE_W) // 2可写
            ev.events |= EPOLLOUT;
        epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd2, &ev);

        // 监视
        if (fsm12.state < STATE_AUTO || fsm21.state < STATE_AUTO) {
            while (epoll_wait(epfd, &ev, 1, -1) < 0) {
                if (errno == EINTR)
                    continue;
                perror("poll()");
                exit(1);
            }
        }

        // 查看监视结果
        if (ev.data.fd == fd1 && ev.events & EPOLLIN ||
            ev.data.fd == fd2 && ev.events & EPOLLOUT ||
            fsm12.state > STATE_AUTO) {
            fsm_driver(&fsm12);
        }
        if (ev.data.fd == fd2 && ev.events & EPOLLIN ||
            ev.data.fd == fd1 && ev.events & EPOLLOUT ||
            fsm21.state > STATE_AUTO) {
            fsm_driver(&fsm21);
        }
    }

    // 恢复原来的文件描述符状态
    fcntl(fd1, F_SETFL, old_fd1);
    fcntl(fd2, F_SETFL, old_fd2);

    close(epfd);
}

在这个示例中，我们使用 epoll 来监视两个文件描述符 fd1 和 fd2。我们首先使用 epoll_create 创建一个 epoll 实例，然后使用 epoll_ctl 添加这两个文件描述符。

在主循环中，我们根据状态机的当前状态来更新 epoll 实例中文件描述符的事件监听。然后，我们使用 epoll_wait 来等待文件描述符上的事件。当有事件发生时，我们根据事件更新状态机，并处理相应的读写操作。

最后，当状态机达到退出状态时，我们关闭 epoll 实例，并恢复文件描述符到非阻塞状态。

这个例子展示了如何使用 epoll 来实现非阻塞的 I/O 操作，适用于处理多个文件描述符的场景。

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