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Linux下Socket编程(三)——非阻塞select的使用简介

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用户2929716
发布2018-08-23 13:30:19
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发布2018-08-23 13:30:19
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简介

  • 什么叫阻塞和非阻塞
  • select
  • fd_set类型的变量相关宏定义
  • fcntl
  • 实例
  • select总是返回1的问题。

什么叫阻塞和非阻塞

阻塞方式block,顾名思义,就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生,如果事件没有发生,进程或线程就被阻塞,函数不能立即返回。 使用Select就可以完成非阻塞(所谓非阻塞方式non- block,就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定返回,以返回值的不同来反映函数的执行情况,如果事件发生则与阻塞方式相同,若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生,而进程或线程继续执行,所以效率较高)方式工作的程序,它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况读写或是异常。

select

/* According to POSIX.1-2001 */
#include <sys/select.h>

/* According to earlier standards */
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
          fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
  • nfds 是指集合中所有文件描述符的范围,即所有文件描述符的最大值加1。
  • readfds 这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监视这些文件描述符的读变化的,即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了,如果这个集合中有一个文件可读,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可读,如果没有可读的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的读变化。
  • writefds 与readfds类似。只是监视集合内文件描述符的写变化的
  • exceptfds 监听异常
  • timeout 超时时间。
    • NULL以形参传入,即不传入时间结构,就是将select置于阻塞状态。一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止
    • 若将时间值设为0秒0毫秒,就变成一个纯粹的非阻塞函数,不管文件描述符是否有变化,都立刻返回继续执行,文件无变化返回0,有变化返回一个正值
    • timeout的值大于0,这就是等待的超时时间,即 select在timeout时间内阻塞,超时时间之内有事件到来就返回了,否则在超时后不管怎样一定返回,返回值同上述。
struct timeval {
  long tv_sec;
  long tv_usec;  //微秒
};
  • 返回值
    • 0 超时
    • -1 发生错误。可在errno中查看
    • >0 监听的文件发生了可读或可写变化
fd_set类型的变量相关宏定义
  • FD_ZERO(fd_set *fdset):清空fdset与所有文件描述符的联系。
  • FD_SET(int fd, fd_set *fdset):建立文件描述符fd与fdset的联系。
  • FD_CLR(int fd, fd_set *fdset):清除文件描述符fd与fdset的联系。
  • FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset):检查fd_set联系的文件描述符fd是否可读写,>0表示可读写。

fcntl

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

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

根据文件描述词来操作文件的特性。 fcntl函数有5种功能:

  • 复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD).
  • 获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
  • 获得/设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
  • 获得/设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
  • 获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).

返回值: 出错返回-1

SELECT_fncl.png

示例

  • 客户端创建socket
  • 调用fcntl设置阻塞模式
  • 调用connect开始连接。如果返回0,则连接成功 如果连接未成功
    • 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。
    • 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)
  • 连接成功后再设置为阻塞模式(方便读写)
  • 关闭socket

select总是返回1的问题。

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;

设置阻塞模式

bool XTcp::SetBlock(bool isblock)
{
        if(sock<=0) return false;
        //F_GETFL 取得文件描述符状态
        int flags = fcntl(sock,F_GETFL,0);
        //如果出错,所有命令都返回-1,如果成功则返回某个其他值
        if(flags<0)
                return false;
        if(isblock)
        {
                //设置阻塞模式
                flags = flags&~O_NONBLOCK;
        }
        else
        {
                flags = flags|O_NONBLOCK;
        }
        if(fcntl(sock,F_SETFL,flags)!=0)
                return false;
        return true;
}

连接操作

/**
 *  接受客户端的连接,如果连接成功就返回连接后的XTcp
 */
XTcp* XTcp::acceptClient(){
        int connfd;
        struct sockaddr_in sockaddrClient;
        int clientl=sizeof(sockaddrClient);
        printf("wait for client connect\n" );
        // if((connfd = accept(sock,NULL,NULL))==-1) {
        if((connfd = accept(sock,(struct sockaddr*)&sockaddrClient,(socklen_t *)&clientl))==-1) {
                printf("accpet socket error: %s errno :%d\n",strerror(errno),errno);
        }
        char cilentIp[20];
        unsigned short port= ntohs(sockaddrClient.sin_port);
        const char *ip=inet_ntop(AF_INET,(void *)&sockaddrClient.sin_addr,cilentIp,16);
        printf("client=> %s:%d\n",cilentIp,port);
        XTcp* xTcpClient=new XTcp;
        xTcpClient->setSock(connfd);
        //开启线程接受数据
        XThread* st=new XThread(xTcpClient);
        thread t(&XThread::run,st);
        t.detach();
        return xTcpClient;
}

bool XTcp::connectServer(int port){
        const char * serverIp="127.0.0.1";
        sockaddr_in sockaddr;
        memset(&sockaddr,0,sizeof(sockaddr));
        sockaddr.sin_family = AF_INET;
        sockaddr.sin_port = htons(port);
        //转换ip地址
        inet_pton(AF_INET,serverIp,&sockaddr.sin_addr);
        int ss=SetBlock(false);
        fd_set set;
        cout<<"start connect "<<sock<<endl;
        //!=0代表未连接成功
        if((connect(sock,(struct sockaddr*)&sockaddr,sizeof(sockaddr))) != 0 )
        {
                printf("connect error :[%s] errno: %d\n",strerror(errno),errno);
                cout<<"=>select"<<endl;
                //清空fdset与所有文件描述符的联系。
                FD_ZERO(&set);
                //建立文件描述符fd与fdset的联系。
                FD_SET(sock,&set);
                timeval tm;
                tm.tv_sec = 3;
                tm.tv_usec = 0;
                //这三个参数都是描述符的集合,
                //第一个rfds是用来保存这样的描述符的:当描述符的状态变成可读的时系统就会告诉select函数返回,
                //第二个wfds是指有描述符状态变成可写的时系统就会告诉select函数返回,
                //第三个参数efds是特殊情况,即描述符上有特殊情况发生时系统会告诉select函数返回
                int res=select(sock+1,NULL,&set,NULL,&tm);
                cout<<"<=select res: "<<res<<endl;
                //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;
                //On error, -1 is returned
                if( res<= 0)
                {
                        printf("connect timeout or error!\n");
                        return false;
                }
                //检查fd_set联系的文件描述符fd是否可读写,>0表示可读写。
                if ( !FD_ISSET( sock, &set ) )
                {
                        printf( "no events on sockfd found\n" );
                        return false;
                }
                int error = 0;
                socklen_t length = sizeof( error );
                //获取任意类型、任意状态套接口的选项当前值
                if( getsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &length ) < 0 )
                {
                        printf( "get socket option failed\n" );
                        return false;
                }
                if( error != 0 )
                {
                        printf( "connection failed after select with the error:[%s] errno %d \n",strerror(error), error );
                        return false;
                }
        }
        cout<<"connect success"<<endl;
        SetBlock(true);
        return true;
}
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原始发表:2017.09.25 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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