linux-socket connect阻塞和非阻塞模式 示例
~/cpp$ ./connect 192.168.1.234 1234 kkkk
block mode: ubuntu 14.04 : time used:21.0.001053s
connect 超时时间是大约21秒!
注意:如果connect 127.x.x.x xxx kkkk 会立即返回因为127开头的是网卡自身,你可以ping一下,发现都是通的,且等同于127.0.0.1
- #include <sys/socket.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #include <assert.h>
- #include <stdio.h>
- #include <unistd.h>
- #include <string.h>
- #include <errno.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <sys/time.h>
- #define BUFFER_SIZE 512
- int setnonblocking( int fd )
- {
- int old_option = fcntl( fd, F_GETFL );
- int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
- fcntl( fd, F_SETFL, new_option );
- return old_option;
- }
- int main( int argc, char* argv[] )
- {
- if( argc <= 3 )
- {
- printf( "usage: %s ip_address port_number send_bufer_size\n", basename( argv[0] ) );
- return 1;
- }
- const char* ip = argv[1];
- int port = atoi( argv[2] );
- struct sockaddr_in server_address;
- bzero( &server_address, sizeof( server_address ) );
- server_address.sin_family = AF_INET;
- inet_pton( AF_INET, ip, &server_address.sin_addr );
- server_address.sin_port = htons( port );
- int sock = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
- assert( sock >= 0 );
- int sendbuf = atoi( argv[3] );
- int len = sizeof( sendbuf );
- setsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, sizeof( sendbuf ) );
- getsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, ( socklen_t* )&len );
- printf( "the tcp send buffer size after setting is %d\n", sendbuf );
- int old_option = fcntl( sock, F_GETFL );
- printf("noblock: %d\n", old_option & O_NONBLOCK); //0-->block mode
- //int oldopt = setnonblocking(sock); set nonblock mode!
- struct timeval tv1, tv2;
- gettimeofday(&tv1, NULL);
- int ret = connect( sock, ( struct sockaddr* )&server_address, sizeof( server_address ) );
- printf("connect ret code is: %d\n", ret);
- if ( ret == 0 )
- {
- //
- printf("call getsockname ...\n");
- struct sockaddr_in local_address;
- socklen_t length;
- int ret = getpeername(sock, ( struct sockaddr* )&local_address, &length);
- assert(ret == 0);
- char local[INET_ADDRSTRLEN ];
- printf( "local with ip: %s and port: %d\n",
- inet_ntop( AF_INET, &local_address.sin_addr, local, INET_ADDRSTRLEN ), ntohs( local_address.sin_port ) );
- //
- char buffer[ BUFFER_SIZE ];
- memset( buffer, 'a', BUFFER_SIZE );
- send( sock, buffer, BUFFER_SIZE, 0 );
- }
- else if (ret == -1)
- {
- gettimeofday(&tv2, NULL);
- suseconds_t msec = tv2.tv_usec - tv1.tv_usec;
- time_t sec = tv2.tv_sec - tv1.tv_sec;
- printf("time used:%d.%fs\n", sec, (double)msec / 1000000 );
- printf("connect failed...\n");
- if (errno == EINPROGRESS)
- {
- printf("unblock mode ret code...\n");
- }
- }
- else
- {
- printf("ret code is: %d\n", ret);
- }
- printf("after connected!\n");
- close( sock );
- return 0;
- }
非阻塞模式:
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <assert.h>
- #include <stdio.h>
- #include <time.h>
- #include <errno.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <sys/ioctl.h>
- #include <unistd.h>
- #include <string.h>
- #define BUFFER_SIZE 1023
- int setnonblocking( int fd )
- {
- int old_option = fcntl( fd, F_GETFL );
- int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
- fcntl( fd, F_SETFL, new_option );
- return old_option;
- }
- int unblock_connect( const char* ip, int port, int time )
- {
- int ret = 0;
- struct sockaddr_in address;
- bzero( &address, sizeof( address ) );
- address.sin_family = AF_INET;
- inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );
- address.sin_port = htons( port );
- int sockfd = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
- int fdopt = setnonblocking( sockfd );
- ret = connect( sockfd, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );
- printf("connect ret code = %d\n", ret);
- if ( ret == 0 )
- {
- printf( "connect with server immediately\n" );
- fcntl( sockfd, F_SETFL, fdopt ); //set old optional back
- return sockfd;
- }
- //unblock mode --> connect return immediately! ret = -1 & errno=EINPROGRESS
- else if ( errno != EINPROGRESS )
- {
- printf("ret = %d\n", ret);
- printf( "unblock connect failed!\n" );
- return -1;
- }
- else if (errno == EINPROGRESS)
- {
- printf( "unblock mode socket is connecting...\n" );
- }
- //use select to check write event, if the socket is writable, then
- //connect is complete successfully!
- fd_set readfds;
- fd_set writefds;
- struct timeval timeout;
- FD_ZERO( &readfds );
- FD_SET( sockfd, &writefds );
- timeout.tv_sec = time; //timeout is 10 minutes
- timeout.tv_usec = 0;
- ret = select( sockfd + 1, NULL, &writefds, NULL, &timeout );
- if ( ret <= 0 )
- {
- printf( "connection time out\n" );
- close( sockfd );
- return -1;
- }
- if ( ! FD_ISSET( sockfd, &writefds ) )
- {
- printf( "no events on sockfd found\n" );
- close( sockfd );
- return -1;
- }
- int error = 0;
- socklen_t length = sizeof( error );
- if( getsockopt( sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &length ) < 0 )
- {
- printf( "get socket option failed\n" );
- close( sockfd );
- return -1;
- }
- if( error != 0 )
- {
- printf( "connection failed after select with the error: %d \n", error );
- close( sockfd );
- return -1;
- }
- //connection successful!
- printf( "connection ready after select with the socket: %d \n", sockfd );
- fcntl( sockfd, F_SETFL, fdopt ); //set old optional back
- return sockfd;
- }
- int main( int argc, char* argv[] )
- {
- if( argc <= 2 )
- {
- printf( "usage: %s ip_address port_number\n", basename( argv[0] ) );
- return 1;
- }
- const char* ip = argv[1];
- int port = atoi( argv[2] );
- int sockfd = unblock_connect( ip, port, 10 );
- if ( sockfd < 0 )
- {
- printf("sockfd error! return -1\n");
- return 1;
- }
- //shutdown( sockfd, SHUT_WR ); //disable read and write
- printf( "send data out\n" );
- send( sockfd, "abc", 3, 0 );
- shutdown( sockfd, SHUT_WR ); //disable read and write
- close(sockfd);
- return 0;
- }
建立socket后默认connect()函数为阻塞连接状态,在大多数实现中,connect的超时时间在75s至几分钟之间,想要缩短超时时间,可解决问题的两种方法:方法一、将socket句柄设置为非阻塞状态,方法二、采用信号处理函数设置阻塞超时控制。
在一个TCP套接口被设置为非阻塞之后调用connect,connect会立即返回EINPROGRESS错误,表示连接操作正在进行中,但是仍未完成;同时TCP的三路握手操作继续进行;在这之后,我们可以调用select来检查这个链接是否建立成功;非阻塞connect有三种用途:
1.我们可以在三路握手的同时做一些其它的处理.connect操作要花一个往返时间完成,而且可以是在任何地方,从几个毫秒的局域网到几百毫秒或几秒的广域网.在这段时间内我们可能有一些其他的处理想要执行;
2.可以用这种技术同时建立多个连接.在Web浏览器中很普遍;
3.由于我们使用select来等待连接的完成,因此我们可以给select设置一个时间限制,从而缩短connect的超时时间.在大多数实现中,connect的超时时间在75秒到几分钟之间.有时候应用程序想要一个更短的超时时间,使用非阻塞connect就是一种方法;
非阻塞connect听起来虽然简单,但是仍然有一些细节问题要处理:
1.即使套接口是非阻塞的,如果连接的服务器在同一台主机上,那么在调用connect建立连接时,连接通常会立即建立成功.我们必须处理这种情况;
2.源自Berkeley的实现(和Posix.1g)有两条与select和非阻塞IO相关的规则:
A:当连接建立成功时,套接口描述符变成可写;
B:当连接出错时,套接口描述符变成既可读又可写;
注意:当一个套接口出错时,它会被select调用标记为既可读又可写;
非阻塞connect有这么多好处,但是处理非阻塞connect时会遇到很多可移植性问题;
处理非阻塞connect的步骤:
第一步:创建socket,返回套接口描述符;
第二步:调用fcntl把套接口描述符设置成非阻塞;
第三步:调用connect开始建立连接;
第四步:判断连接是否成功建立;
A:如果connect返回0,表示连接简称成功(服务器可客户端在同一台机器上时就有可能发生这种情况);
B:调用select来等待连接建立成功完成;
如果select返回0,则表示建立连接超时;我们返回超时错误给用户,同时关闭连接,以防止三路握手操作继续进行下去;
如果select返回大于0的值,则需要检查套接口描述符是否可读或可写;如果套接口描述符可读或可写,则我们可以通过调用getsockopt来得到套接口上待处理的错误(SO_ERROR),如果连接建立成功,这个错误值将是0,如果建立连接时遇到错误,则这个值是连接错误所对应的errno值(比如:ECONNREFUSED,ETIMEDOUT等).
"读取套接口上的错误"是遇到的第一个可移植性问题;如果出现问题,getsockopt源自Berkeley的实现是返回0,等待处理的错误在变量errno中返回;但是Solaris会让getsockopt返回-1,errno置为待处理的错误;我们对这两种情况都要处理;
这样,在处理非阻塞connect时,在不同的套接口实现的平台中存在的移植性问题,首先,有可能在调用select之前,连接就已经建立成功,而且对方的数据已经到来.在这种情况下,连接成功时套接口将既可读又可写.这和连接失败时是一样的.这个时候我们还得通过getsockopt来读取错误值;这是第二个可移植性问题;
移植性问题总结:
1.对于出错的套接口描述符,getsockopt的返回值源自Berkeley的实现是返回0,待处理的错误值存储在errno中;而源自Solaris的实现是返回-1,待处理的错误存储在errno中;(套接口描述符出错时调用getsockopt的返回值不可移植)
2.有可能在调用select之前,连接就已经建立成功,而且对方的数据已经到来,在这种情况下,套接口描述符是既可读又可写;这与套接口描述符出错时是一样的;(怎样判断连接是否建立成功的条件不可移植)
这样的话,在我们判断连接是否建立成功的条件不唯一时,我们可以有以下的方法来解决这个问题:
1.调用getpeername代替getsockopt.如果调用getpeername失败,getpeername返回ENOTCONN,表示连接建立失败,我们必须以SO_ERROR调用getsockopt得到套接口描述符上的待处理错误;
2.调用read,读取长度为0字节的数据.如果read调用失败,则表示连接建立失败,而且read返回的errno指明了连接失败的原因.如果连接建立成功,read应该返回0;
3.再调用一次connect.它应该失败,如果错误errno是EISCONN,就表示套接口已经建立,而且第一次连接是成功的;否则,连接就是失败的;
被中断的connect:
如果在一个阻塞式套接口上调用connect,在TCP的三路握手操作完成之前被中断了,比如说,被捕获的信号中断,将会发生什么呢?假定connect不会自动重启,它将返回EINTR.那么,这个时候,我们就不能再调用connect等待连接建立完成了,如果再次调用connect来等待连接建立完成的话,connect将会返回错误值EADDRINUSE.在这种情况下,应该做的是调用select,就像在非阻塞式connect中所做的一样.然后,select在连接建立成功(使套接口描述符可写)或连接建立失败(使套接口描述符既可读又可写)时返回;
方法二、定义信号处理函数:
- sigset(SIGALRM, u_alarm_handler);
- alarm(2);
- code = connect(socket_fd, (struct sockaddr*)&socket_st, sizeof(struct sockaddr_in));
- alarm(0);
- sigrelse(SIGALRM);
首先定义一个中断信号处理函数u_alarm_handler,用于超时后的报警处理,然后定义一个2秒的定时器,执行connect,当系统connect成功,则系统正常执行下去;如果connect不成功阻塞在这里,则超过定义的2秒后,系统会产生一个信号,触发执行u_alarm_handler函数, 当执行完u_alarm_handler后,程序将继续从connect的下面一行执行下去。
其中,处理函数可以如下定义,也可以加入更多的错误处理。
- void u_alarm_handler()
- {
- }
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