linux客户端Socket非阻塞connect编程（源码）
开发测试环境：虚拟机CentOS，windows网络调试助手非阻塞模式的connect有3种用途1.三次握手同时做其他的处理。connect要花一个往返时间完成，从几毫秒的局域网到几百毫秒或几秒的广域网。这段时间可能有一些其他的处理要执行，比如数据准备，预处理等。2.用这种技术建立多个连接。这在web浏览器中很普遍.3.由于程序用select等待连接完成，可以设置一个select等待时间限制，从而缩短connect超时时间。多数实现中，connect的超时时间在75秒到几分钟之间。有时程序希望在等待一定时间内结束，使用非阻塞connect可以防止阻塞75秒，在多线程网络编程中，尤其必要。例如有一个通过建立线程与其他主机进行socket通信的应用程序，如果建立的线程使用阻塞connect与远程通信，当有几百个线程并发的时候，由于网络延迟而全部阻塞，阻塞的线程不会释放系统的资源，同一时刻阻塞线程超过一定数量时候，系统就不再允许建立新的线程（每个进程由于进程空间的原因能产生的线程有限），如果使用非阻塞的connect，连接失败使用select等待很短时间，如果还没有连接后，线程立刻结束释放资源，防止大量线程阻塞而使程序崩溃。目前connect非阻塞编程的普遍思路是：在一个TCP套接口设置为非阻塞后，调用connect，connect会在系统提供的errno变量中返回一个EINRPOCESS错误，此时TCP的三路握手继续进行。之后可以用select函数检查这个连接是否建立成功。以下实验基于unix网络编程和网络上给出的普遍示例，在经过大量测试之后，发现其中有很多方法，在linux中，并不适用。我先给出了重要源码的逐步分析，在最后给出完整的connect非阻塞源码。1.首先填写套接字结构，包括远程的ip，通信端口如下：*/structsockaddr_inserv_addr;serv_addr.sin_family=AF_INET;serv_addr.sin_port=htons(9999);serv_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(“58.31.231.255”);//inet_addr转换为网络字节序bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);//2.建立socket套接字：if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){perror(“socketcreaterror”);return1;}//3.将socket建立为非阻塞，此时socket被设置为非阻塞模式flags=fcntl(sockfd,F_GETFL,0);//获取建立的sockfd的当前状态（非阻塞）fcntl(sockfd,F_SETFL,flags|O_NONBLOCK);//将当前sockfd设置为非阻塞/*4.建立connect连接，此时socket设置为非阻塞，connect调用后，无论连接是否建立立即返回-1，同时将errno（包含errno.h就可以直接使用）设置为EINPROGRESS,表示此时tcp三次握手仍旧进行，如果errno不是EINPROGRESS，则说明连接错误，程序结束。当客户端和服务器端在同一台主机上的时候，connect回马上结束，并返回0；无需等待，所以使用goto函数跳过select等待函数，直接进入连接后的处理部分。*/if((n=connect(sockfd,(structsockaddr*)&serv_addr,sizeof(structsockaddr)))<0){if(errno!=EINPROGRESS)return1;}if(n==0){printf(“connectcompletedimmediately”);gotodone;}/*5.设置等待时间，使用select函数等待正在后台连接的connect函数，这里需要说明的是使用select监听socket描述符是否可读或者可写，如果只可写，说明连接成功，可以进行下面的操作。如果描述符既可读又可写，分为两种情况，第一种情况是socket连接出现错误（不要问为什么，这是系统规定的，可读可写时候有可能是connect连接成功后远程主机断开了连接close(socket)），第二种情况是connect连接成功，socket读缓冲区得到了远程主机发送的数据。需要通过connect连接后返回给errno的值来进行判定，或者通过调用getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_ERROR,&error,&len);函数返回值来判断是否发生错误，这里存在一个可移植性问题，在solaris中发生错误返回-1，但在其他系统中可能返回0.我首先按unix网络编程的源码进行实现。如下：*/FD_ZERO(&rset);FD_SET(sockfd,&rset);wset=rset;tval.tv_sec=0;tval.tv_usec=300000;interror;socklen_tlen;if((n=select(sockfd+1,&rset,&wset,NULL,&tval))<=0){printf(“timeoutconnecterror”);close(sockfd);return-1;}If(FD_ISSET(sockfd,&rset)||FD_ISSET(sockfd,&west)){len=sizeof(error);if(getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_ERROR,&error,&len)<0)return1;}/*这里我测试了一下，按照unix网络编程的描述，当网络发生错误的时候，getsockopt返回-1，return-1，程序结束。网络正常时候返回0，程序继续执行。可是我在linux下，无论网络是否发生错误，getsockopt始终返回0，不返回-1，说明linux与unix网络编程还是有些细微的差别。就是说当socket描述符可读可写的时候，这段代码不起作用。不能检测出网络是否出现故障。我测试的方法是，当调用connect后，sleep（2）休眠2秒，借助这两秒时间将网络助手断开连接，这时候select返回2，说明套接口可读又可写，应该是网络连接的出错情况。此时，getsockopt返回0，不起作用。获取errno的值，指示为EINPROGRESS，没有返回unix网络编程中说的ENOTCONN，EINPROGRESS表示正在试图连接，不能表示网络已经连接失败。针对这种情况，unix网络编程中提出了另外3种方法，这3种方法，也是网络上给出的常用的非阻塞connect示例：a.再调用connect一次。失败返回errno是EISCONN说明连接成功，表示刚才的connect成功，否则返回失败。代码如下：*/intconnect_ok;connect(sockfd,(structsockaddr*)&serv_addr,sizeof(structsockaddr));switch(errno){caseEISCONN://connectokprintf(“connectOK/n”);connect_ok=1;break;caseEALREADY:connect_0k=-1break;caseEINPROGRESS://isconnecting,needtocheckagainconnect_ok=-1break;default:printf(“connectfailerr=%d/n”,errno);connect_ok=-1;break;}/*如程序所示，根据再次调用的errno返回值将connect_ok的值，来进行下面的处理，connect_ok为1继续执行其他操作，否则程序结束。但这种方法我在linux下测试了，当发生错误的时候,socket描述符（我的程序里是sockfd）变成可读且可写，但第二次调用connect后，errno并没有返回EISCONN，,也没有返回连接失败的错误，仍旧是EINPROGRESS，而当网络不发生故障的时候，第二次使用connect连接也返回EINPROGRESS，因此也无法通过再次connect来判断连接是否成功。b.unix网络编程中说使用read函数，如果失败，表示connect失败，返回的errno指明了失败原因，但这种方法在linux上行不通，linux在socket描述符为可读可写的时候，read返回0，并不会置errno为错误。c.unix网络编程中说使用getpeername函数，如果连接失败，调用该函数后，通过errno来判断第一次连接是否成功，但我试过了，无论网络连接是否成功，errno都没变化，都为EINPROGRESS，无法判断。悲哀啊，即使调用getpeername函数，getsockopt函数仍旧不行。综上方法，既然都不能确切知道非阻塞connect是否成功，所以我直接当描述符可读可写的情况下进行发送，通过能否获取服务器的返回值来判断是否成功。(如果服务器端的设计不发送数据，那就悲哀了。)程序的书写形式出于可移植性考虑，按照unix网络编程推荐写法，使用getsocketopt进行判断，但不通过返回值来判断，而通过函数的返回参数来判断。6.用select查看接收描述符，如果可读，就读出数据，程序结束。在接收数据的时候注意要先对先前的rset重新赋值为描述符，因为select会对rset清零，当调用select后，如果socket没有变为可读，则rset在select会被置零。所以如果在程序中使用了rset，最好在使用时候重新对rset赋值。程序如下：*/FD_ZERO(&rset);FD_SET(sockfd,&rset);//如果前面select使用了rset，最好重新赋值if((n=select(sockfd+1,&rset,NULL,NULL,&tval))<=0){close(sockfd);return-1;}if((recvbytes=recv(sockfd,buf,1024,0))==-1){perror(“recverror!”);close(sockfd);return1;}printf(“receivenum%d/n”,recvbytes);printf(“%s/n”,buf);*/
非阻塞connect完整代码综合如下：intmain(intargc,char**argv){intsockfd,recvbytes,res,flags,error,n;socklen_tlen;fd_setrset,wset;structtimevaltval;tval.tv_sec=0;tval.tv_usec=300000;structsockaddr_inserv_addr;char*sendData=”1234567890″;//发送字符串charbuf[1024]=”/0″;//接收buffer//创建socket描述符if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){perror(“socketcreatefailed”);return1;}serv_addr.sin_family=AF_INET;serv_addr.sin_port=htons(9999);serv_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(“58.31.231.255”);bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);flags=fcntl(sockfd,F_GETFL,0);fcntl(sockfd,F_SETFL,flags|O_NONBLOCK);//设置为非阻塞if((res=connect(sockfd,(structsockaddr*)&serv_addr,sizeof(structsockaddr)))<0){if(errno!=EINPROGRESS){return1;}}//如果server与client在同一主机上，有些环境socket设为非阻塞会返回0if(0==res)gotodone;FD_ZERO(&rset);FD_SET(sockfd,&rset);wset=rset;if((res=select(sockfd+1,NULL,&wset,NULL,&tval))<=0){perror(“connecttimeout/n”);close(sockfd);return1;}else{len=sizeof(error);getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_ERROR,&error,&len);if(error){fprintf(stderr,”Errorinconnection()%d-%s/n”,error,strerror(error));return1;}}done:if((n=send(sockfd,sendData,strlen(sendData),0))==-1){perror(“senderror!”);close(sockfd);return1;}if((n=select(sockfd+1,&rset,NULL,NULL,&tval))<=0)//rset没有使用过，不用重新置为sockfd{perror(“receivetimeoutorconnecterror”);close(sockfd);return-1;}if((recvbytes=recv(sockfd,buf,1024,0))==-1){perror(“recverror!”);close(sockfd);return1;}printf(“receivenum%d/n”,recvbytes);printf(“%s/n”,buf);}
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我们摇摇头说，困难其实没什么大不了。
