UNIX网络编程——非阻塞式I/O（套接字）

套接字的默认状态是阻塞的。这就意味着当发出一个不能立即完成的套接字调用时，其进程将被投入睡眠，等待相应的操作完成。可能阻塞的套接字调用可分为以下4类：

（1）输入操作，包括read，readv，recv，recvfrom和recvmsg共5个函数。如果某个进程对一个阻塞的TCP套接字（默认设置）调用这些输入函数之一，而且该套接字的接收缓冲区中没有数据可读，该进程将被投入睡眠，直到有一些数据到达。既然TCP是字节流协议，该进程的唤醒就是只要有一些数据到达，这些数据既可能是单个字节，也可能是一个完整的TCP分节中的数据。

既然UDP是数据报协议，如果一个阻塞的UDP套接字的接收缓冲区为空，对它调用输入函数的进程将被投入睡眠，直到有UDP数据报到达。

对于非阻塞的套接字，如果输入操作不能被满足（对于TCP套接字即至少有一个字节的数据报可读，对于UDP套接字即有一个完整的数据报可读），相应调用将立即返回一个EWOULDBLOCK错误。

（2）输出操作，包括write，writev，send，sento和sendmsg共5个函数。对于一个TCP套接字，内核将从应用进程的缓冲区到该套接字的发送缓冲区复制数据。对于阻塞的套接字，如果其发送缓冲区中没有空间，进程将被投入睡眠，直到有空间为止。

对于一个非阻塞的TCP套接字，如果其发送缓冲区中根本没有空间，输出函数调用将立即返回一个EWOULDBLOCK错误。如果其发送缓冲区中有一些空间，返回值将是内核能够复制到该缓冲区中的字节数。

UDP套接字不存在真正的发送缓冲区。内核只是复制应用进程数据并把它沿协议栈向下传送，渐次冠以UDP首部和IP首部。因此对一个阻塞的UDP套接字（默认设置），输出函数调用将不会因与TCP套接字一样的原因而阻塞，不过有可能会因为其他的原因而阻塞。

（3）接受外来连接，即accept函数。如果对一个阻塞的套接字调用accept函数，并且尚无新的连接到达，调用进程将被投入睡眠。

如果对一个非阻塞的套接字调用accept函数，并且尚无新的连接到达，accept调用将立即返回一个EWOULDBLOCK错误。

（4）发起外出连接，即用于TCP的connect函数。TCP连接的建立涉及一个三次握手过程，而且connect函数一直等到客户收到自己的SYN的ACK为止才返回。这意味着TCP的每个connect总是阻塞其调用进程至少一个到服务器的RTT时间。

如果对一个非阻塞的TCP套接字调用connect，并且连接不能立即建立，那么连接的建立能照样发起（譬如送出TCP三次握手的第一个分组），不过会返回一个EINPROGRESS错误。注意这个错误不同于上述三个情形中的返回的错误。

下面该函数使用fork把当前进程划分成两个进程。

这个函数一开始就调用fork把当前进程划分成一个父进程和一个子进程。子进程把来自服务器的文本行复制到标准输出，父进程把来自标准输入的文本行复制到服务器。

void
str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
	pid_t	pid;
	char	sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];
 
	if ( (pid = fork()) == 0) {		/* child: server -> stdout */
		while (read(sockfd, recvline, MAXLINE) > 0)
			fputs(recvline, stdout);
 
		kill(getppid(), SIGTERM);	/* in case parent still running */
		exit(0);
	}
 
		/* parent: stdin -> server */
	while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL)
		writen(sockfd, sendline, strlen(sendline));
 
	shutdown(sockfd, SHUT_WR);	/* EOF on stdin, send FIN */
	pause();
	return;
}

我们知道TCP连接是全双工的，而且父子进程共享同一个套接字：父进程往该套接字中写，子进程从该套接字中读。尽管套接字只有一个，其接收缓冲区和发送缓冲区也分别只有一个，然而这个套接字却有两个描述符在引用它：一个在父进程中，另一个在子进程中。

我们同样需要考虑进程终止序列。正常的终止序列从标准输入上遇到EOF之时开始发生。父进程读入来自标准输入的EOF后调用shutdown发送FIN。但当这发生之后，子进程需继续从服务器到标准输出执行数据复制，直到在套接字上读到EOF。

服务器进程过早终止也有可能发生。要是发生这种情况，子进程将在套接字上读到EOF。这样的子进程必须告知父进程停止从标准输入到套接字复制数据。子进程向父进程发送一个SIGTERM信号，以防止父进程仍在运行。如此处理的另一个手段是子进程无为的终止，使得父进程（如果仍在运行的话）捕获一个SIGCHLD信号。

父进程完成数据复制后调用pause让自己进入睡眠状态，直到捕获一个信号（子进程来的SIGTERM信号），尽管它不主动捕获任何信号。SIGTERM信号的默认行为是终止进程。