【转载】http://tiaozhanshu.com/libaio-api.html#comment-19
Linux下原生异步IO接口Libaio的用法
Posted on June 15, 2011 by Jian Zhou

libaio是linux下原生的异步IO接口。网上对其使用方法讨论较少，这里做个简单说明。libaio的使用并不复杂，过程为：libaio的初始化，io请求的下发和回收，libaio销毁。
一、libaio接口

libaio提供下面五个主要API函数：

int io_setup(int maxevents, io_context_t *ctxp);
int io_destroy(io_context_t ctx);
int io_submit(io_context_t ctx, long nr, struct iocb *ios[]);
int io_cancel(io_context_t ctx, struct iocb *iocb, struct io_event *evt);
int io_getevents(io_context_t ctx_id, long min_nr, long nr, struct io_event *events, struct timespec *timeout);

五个宏定义：

void io_set_callback(struct iocb *iocb, io_callback_t cb);
void io_prep_pwrite(struct iocb *iocb, int fd, void *buf, size_t count, long long offset);
void io_prep_pread(struct iocb *iocb, int fd, void *buf, size_t count, long long offset);
void io_prep_pwritev(struct iocb *iocb, int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, long long offset);
void io_prep_preadv(struct iocb *iocb, int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt, long long offset);

这五个宏定义都是操作struct iocb的结构体。struct iocb是libaio中很重要的一个结构体，用于表示IO，但是其结构略显复杂，为了保持封装性不建议直接操作其元素而用上面五个宏定义操作。
二、libaio的初始化和销毁

观察libaio五个主要API，都用到类型为io_context的变量，这个变量为libaio的工作空间。不用具体去了解这个变量的结构，只需要了解其相关操作。创建和销毁libaio分别用到io_setup（也可以用io_queue_init，区别只是名字不一样而已）和io_destroy。

int io_setup(int maxevents, io_context_t *ctxp);
int io_destroy(io_context_t ctx);
三、libaio读写请求的下发和回收

1. 请求下发

libaio的读写请求都用io_submit下发。下发前通过io_prep_pwrite和io_prep_pread生成iocb的结构体，做为io_submit的参数。这个结构体中指定了读写类型、起始扇区、长度和设备标志符。

libaio的初始化不是针对一个具体设备进行初始，而是创建一个libaio的工作环境。读写请求下发到哪个设备是通过open函数打开的设备标志符指定。

2. 请求返回

读写请求下发之后，使用io_getevents函数等待io结束信号：

int io_getevents(io_context_t ctx_id, long min_nr, long nr, struct io_event *events, struct timespec *timeout);

io_getevents返回events的数组，其参数events为数组首地址，nr为数组长度（即最大返回的event数），min_nr为最少返回的events数。timeout可填NULL表示无等待超时。io_event结构体的声明为：

struct io_event {
    PADDEDptr(void *data, __pad1);
    PADDEDptr(struct iocb *obj,  __pad2);
    PADDEDul(res,  __pad3);
    PADDEDul(res2, __pad4);
};

其中，res为实际完成的字节数；res2为读写成功状态，0表示成功；obj为之前下发的struct iocb结构体。这里有必要了解一下struct iocb这个结构体的主要内容：

iocbp->iocb.u.c.nbytes 字节数
iocbp->iocb.u.c.offset 偏移
iocbp->iocb.u.c.buf 缓冲空间
iocbp->iocb.u.c.flags 读写

3. 自定义字段

struct iocb除了自带的元素外，还留有供用户自定义的元素，包括回调函数和void *的data指针。如果在请求下发前用io_set_callback绑定用户自定义的回调函数，那么请求返回后就可以显示的调用该函数。回调函数的类型为：

void callback_function(io_context_t ctx, struct iocb *iocb, long res, long res2);

另外，还可以通过iocbp->data指针挂上用户自己的数据。

注意：实际使用中发现回调函数和data指针不能同时用，可能回调函数本身就是使用的data指针。
四、使用例子

通过上面的说明并不能完整的了解libaio的用法，下面通过简单的例子进一步说明。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <libaio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <libaio.h>

int srcfd = -1;
int odsfd = -1;

#define AIO_BLKSIZE  1024
#define AIO_MAXIO 64

static void wr_done(io_context_t ctx, struct iocb *iocb, long res, long res2)
{
    if (res2 != 0) {
        printf("aio write error \ n");
    }
    if (res != iocb->u.c.nbytes) {
        printf("write missed bytes expect % d got % d \ n", iocb->u.c.nbytes, res);
        exit(1);
    }

    free(iocb->u.c.buf);
    free(iocb);
}

static void rd_done(io_context_t ctx, struct iocb *iocb, long res, long res2)
{
    
    int iosize = iocb->u.c.nbytes;
    char *buf = (char *)iocb->u.c.buf;
    off_t offset = iocb->u.c.offset;
    int tmp;
    char *wrbuff = NULL;

    if (res2 != 0) {
        printf("aio read \ n");
    }
    if (res != iosize) {
        printf("read missing bytes expect % d got % d", iocb->u.c.nbytes, res);
        exit(1);
    }

    
    tmp = posix_memalign((void **)&wrbuff, getpagesize(), AIO_BLKSIZE);
    if (tmp < 0) {
        printf("posix_memalign222 \ n");
        exit(1);
    }

    snprintf(wrbuff, iosize + 1, "%s", buf);

printf("wrbuff - len = %d:%s \ n", strlen(wrbuff), wrbuff);
    printf("wrbuff_len = %d \ n", strlen(wrbuff));
    free(buf);

    io_prep_pwrite(iocb, odsfd, wrbuff, iosize, offset);
    io_set_callback(iocb, wr_done);

    if (1 != (res = io_submit(ctx, 1, &iocb)))
        printf("io_submit write error \ n");

    printf("\nsubmit % d write request \ n", res);
}

void main(int args, void *argv[])
{
    int length = sizeof("abcdefg");
    char *content = (char *)malloc(length);
    io_context_t myctx;
    int rc;
    char *buff = NULL;
    int offset = 0;
    int num, i, tmp;

    if (args < 3) {
        printf("the number of param is wrong \ n");
        exit(1);
    }

    if ((srcfd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0) {
        printf("open srcfile error \ n");
        exit(1);
    }

    printf("srcfd = %d \ n", srcfd);

    lseek(srcfd, 0, SEEK_SET);
    write(srcfd, "abcdefg", length);

    lseek(srcfd, 0, SEEK_SET);
    read(srcfd, content, length);

    printf("write in the srcfile successful, content is % s \ n", content);

    if ((odsfd = open(argv[2], O_RDWR)) < 0) {
        close(srcfd);
        printf("open odsfile error \ n");
        exit(1);
    }

    memset(&myctx, 0, sizeof(myctx));
    io_queue_init(AIO_MAXIO, &myctx);

    struct iocb *io = (struct iocb *)malloc(sizeof(struct iocb));
    int iosize = AIO_BLKSIZE;
    tmp = posix_memalign((void **)&buff, getpagesize(), AIO_BLKSIZE);
    if (tmp < 0) {
        printf("posix_memalign error \ n");
        exit(1);
    }
    if (NULL == io) {
        printf("io out of memeory \ n");
        exit(1);
    }

    io_prep_pread(io, srcfd, buff, iosize, offset);

    io_set_callback(io, rd_done);

    printf("START...\n \ n");

    rc = io_submit(myctx, 1, &io);

    if (rc < 0)
        printf("io_submit read error \ n");

    printf("\nsubmit % d read request \ n", rc);

    //m_io_queue_run(myctx);

    struct io_event events[AIO_MAXIO];
    io_callback_t cb;

    num = io_getevents(myctx, 1, AIO_MAXIO, events, NULL);
    printf("\n % d io_request completed \ n \ n", num);

    for (i = 0; i < num; i++) {
        cb = (io_callback_t) events[i].data;
        struct iocb *io = events[i].obj;

        printf("events[%d].data = %x, res = %d, res2 = %d \ n", i, cb, events[i].res, events[i].res2);
        cb(myctx, io, events[i].res, events[i].res2);
    }

}