socket超时设置详解(connect/read/write)

本是古典何须时尚 2022-08-20 07:27 1175阅读 0赞

**一.基本概念**(摘自：《unix网络编程》卷1 14.2 套接字超时)  
在涉及套接字的I/O操作上设置超时的方法有以下三种  
(1)调用 **alarm**，它在指定超时期满时产生 **SIGALARM**。这个方法涉及信号处理，而信号处理在不同的实现上存在差异，而且可能干扰进程中现有的 **alarm**调用。  
(2)在 **select**中阻塞等待I/O（ **select**有内置的时间限制），以此替代直接阻塞在 **read**或 **write**调用上。  
(3)使用 **SO\_RECVTIMEO**和 **SO\_SNDTIMEO**套接字选项  
上述三个技术都适用于输入输出操作（例如 **read**、 **write**及其诸如 **recvfrom**、 **sendto**之类的变体），不过我们依然期待可用于 **connect**的技术，因为TCP内置的 **connect**超时相当长（典型值为75秒钟）。 select可用来在connect上设置超时的先决条件是相应的套接字是处于非阻塞模式，而那两个套接字选项对connect并不适用。我们还指出，前两个技术适用于任何描述符，而第三个技术仅仅适用于套接字描述符。

注：阻塞模式下，当服务器连接不上时，通过命令 “netstat -tlnap|grep SENT" 可以看到客户端会处于**SYN\_SENT状态**，直到connect超时

**二.非阻塞模式socket**  
1. **connect**不需要考虑超时问题，立即返回一个错误 **EINPROGRESS**，可通过 **检测fd**是否可用判断连接是否建立完成  
2. **read**不需要考虑超时问题，立即返回  
3. **write**不需要考虑超时问题，立即返回  
  
  
**三.阻塞模式socket**  
1. **connect**需要考虑超时问题，否则当连接IP不可达的情况下，需要等待很长一段时间(默认时长)  
2. **read**需要考虑超时问题，可通过 **setsockopt**设置 **SO\_RECVTIMEO**选项  
3. **write**需要考虑超时问题，可通过 **setsockopt**设置 **SO\_SNDTIMEO**选项

**四.带超时的connect，适用于阻塞模式与非阻塞模式socket（本质上是非阻塞connect）**

**附上测试代码，可通过更改main中的IP和端口进行测试，读懂这段代码需要了解select与getsockopt函数**

**-----  g++ connect\_nonb.cpp -----**

#include <sys/types.h>
    #include <sys/time.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>  
    #include <arpa/inet.h> 
    #include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <stdio.h>
    #include <errno.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    int connect_nonb(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen, int nsec)
    {
        int flags, n, error;
        socklen_t len;
        fd_set rset, wset;
        struct timeval tval;
    
        /* 调用fcntl把套接字设置为非阻塞 */
        flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
        fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
    
        /* 发起非阻塞connect。期望的错误是EINPROGRESS，表示连接建立已经启动但是尚未完成  */
        error = 0;
        if ( (n = connect(sockfd, addr, addrlen)) < 0)
            if (errno != EINPROGRESS)
                return(-1);
        
        /* 如果非阻塞connect返回0，那么连接已经建立。当服务器处于客户端所在主机时这种情况可能发生 */
        if (n == 0)
            goto done; /* connect completed immediately */
    
        /* 调用select等待套接字变为可读或可写，如果select返回0，那么表示超时 */
        FD_ZERO(&rset);
        FD_SET(sockfd, &rset);
        wset = rset;
        tval.tv_sec = nsec;
        tval.tv_usec = 0;
    
        if ( (n = select(sockfd+1, &rset, &wset, NULL, nsec ? &tval : NULL)) == 0) {
            close(sockfd); /* timeout */
            errno = ETIMEDOUT;
            return(-1);
        }
    
        /* 检查可读或可写条件，调用getsockopt取得套接字的待处理错误，如果建立成功，该值将为0 */
        if (FD_ISSET(sockfd, &rset) || FD_ISSET(sockfd, &wset)) {
            len = sizeof(error);
            if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &len) < 0)
                return(-1); /* Solaris pending error */
        } else {
            perror("select error: sockfd not set");
            exit(1);
        }
    
        /* 恢复套接字的文件状态标志并返回 */
    done:
        fcntl(sockfd, F_SETFL, flags); /* restore file status flags */
        if (error) {
            close(sockfd); /* just in case */
            errno = error;
            return(-1);
        }
        return(0);
    }
    
    int main()
    {
        // socket  
        struct sockaddr_in servaddr;    
        short port = 9999;    
        int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    
        servaddr.sin_family = AF_INET;    
        servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("113.107.231.211");    
        servaddr.sin_port = htons(port);
        int timeout = 3;
        
        if (connect_nonb(sockfd, (sockaddr *) &servaddr, sizeof(sockaddr_in), 2) < 0) {  
            perror("connect fail: ");
            return(-1);
        }
        printf("connect success!\n");
    
        return 0;
    }

参考：《unix网络编程》卷1

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