[[402493]]

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「 Linux開發(fā)那些事兒」，作者LinuxThings。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系 Linux開發(fā)那些事兒公眾號。

寫過網(wǎng)絡程序的同學，應該都知道 connect 函數(shù)，在 socket 開始讀寫操作之前，先要進行連接，也即 TCP 的三次握手 , 這個過程就是在 connect 函數(shù)中完成的, connect 函數(shù)本身是阻塞的，通過設置 socket 的選項及調(diào)用 select/poll 函數(shù)可以實現(xiàn)異步 connect 的功能

socket 默認是阻塞模式，處于阻塞模式時，調(diào)用 connect 函數(shù)之后， 會一直等待連接結(jié)果返回為止，要么成功，要么失敗，connect 函數(shù)返回 0 時成功，返回 -1 失敗

在局域網(wǎng)中，調(diào)用 connect 函數(shù)，基本上會立即返回結(jié)果，當服務器在國外時，connect 函數(shù)時會阻塞一段時間，大概幾秒鐘吧，具體的還要看當時的網(wǎng)絡狀況

為什么要用異步 connect

Linux 下 connect 默認的超時時間大概在一分鐘左右(不同的Linux版本略有差別)，在實際的開發(fā)中，這個時間顯得有點兒長了

對于服務器來說，需要為很多的客戶端服務，要盡量減少阻塞，所以，一般都是采用 異步 connect 的技術(shù)

對于每一個編寫網(wǎng)絡程序的同學來說，異步connect 應該是必須掌握的基本功

異步connect 步驟

(1) 創(chuàng)建socket，調(diào)用 fcntl 函數(shù)將其設置為非阻塞

(2) 調(diào)用 connect 函數(shù)，返回 0 表示連接成功，返回 -1，需要檢查錯誤碼

如果錯誤碼為 EINPROGRESS，表示正在建立連接中

如果錯誤碼是 EINTR 表示，表示發(fā)生了系統(tǒng)中斷，這時繼續(xù)執(zhí)行連接即可

如果是其他錯誤碼，調(diào)用 close(fd) 函數(shù)關(guān)閉 socket, 連接失敗

(3) 將 socket 加入 select/poll 的可寫文件描述符集合中，并設置超時時間

(4) 判斷 select/poll 函數(shù)的返回值

小于等于 0 表示失敗

其他，表示 socket 可寫，調(diào)用 getsockopt 函數(shù) 捕獲 socket 的錯誤信息

具體的代碼如下：

/* 
    異步 connect 測試代碼, test_connect.cpp 
*/ 
#include <stdint.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <sys/select.h> 
#include <poll.h> 
#include <sys/un.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include <netinet/tcp.h> 
#include <arpa/inet.h> 
#include <unistd.h> 
#include <fcntl.h> 
#include <string.h> 
#include <netdb.h> 
#include <errno.h> 
#include <stdarg.h> 
#include <poll.h> 
#include <limits.h> 
#include <iostream> 
using namespace std; 
 
int32_t main(int32_t argc, char *argv[]) 
{ 
    if(argc < 3) 
    { 
        std::cout << "argc < 3..." << std::endl; 
        return -1; 
    } 
    std::string strip = argv[1]; 
    uint32_t port = atoi(argv[2]); 
    //創(chuàng)建 socket 
    int32_t fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
    if(-1 == fd) 
    { 
        std::cout << "create socket error:" << errno << std::endl; 
        return -1; 
    } 
    //將 socket 設置成非阻塞 
    int32_t flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0); 
    flag |= O_NONBLOCK; 
    if(-1 == fcntl(fd, F_SETFL, flag)) 
    { 
        std::cout << " set socket nonblock error:" << errno << std::endl; 
        close(fd); 
        return -1; 
    } 
    //服務器地址 
    struct sockaddr_in addr; 
    addr.sin_family = AF_INET; 
    addr.sin_port = htons(port); 
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(strip.c_str()); 
    // 
    for(; ;) 
    { 
        //連接服務器 
        int32_t ret = connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr) ); 
        if(-1 == ret) 
        { 
            int32_t err = errno; 
            if(EINTR == err) 
            { 
                //connect被中斷，繼續(xù)重試 
                //如果不處理 EINTR 錯誤的話，connect邏輯可以不用放到 for 循環(huán)中 
                continue; 
            } 
            if(EINPROGRESS != err) 
            { 
                std::cout << "connect err:" << errno << ", str:" << strerror(errno) <<  std::endl; 
                goto exit; 
            } 
            //正在連接中 
            std::cout << "connecting..." << std::endl; 
            //處理結(jié)果 
            int32_t result = -1; 
    #if 1 
            //將 socket 加入到 poll 的可寫集合中 
            struct pollfd wfd[1]; 
            wfd[0].fd = fd; 
            wfd[0].events = POLLOUT; 
            //檢測 socket 是否可寫 
            result = poll(wfd, 1, 3000); 
    #elif 0 
            //設置超時時間 
            struct timeval tval; 
            tval.tv_sec = 3; 
            tval.tv_usec = 0; 
            //將 socket 加入到 select 的可寫集合中 
            fd_set wfds; 
            FD_ZERO(&wfds); 
            FD_SET(fd,&wfds); 
            //檢測 socket 是否可寫 
            result = select(fd + 1, nullptr, &wfds, nullptr,&tval); 
    #endif 
            std::cout << "async connect result:" << result << std::endl; 
            // 失敗 
            if(result <= 0 ) 
            {  
                std::cout << "async connect err:" << errno << ", str:" << strerror(errno) << std::endl; 
                goto exit; 
            } 
            //檢查socket 錯誤信息 
            int32_t temperr = 0; 
            socklen_t temperrlen = sizeof(temperr); 
            if(-1 == getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, (void*)&temperr, &temperrlen) ) 
            { 
                std::cout << "async connect...getsockopt err:" << errno << ", str:" << strerror(errno) <<  std::endl; 
                goto exit; 
            } 
            if(0 != temperr) 
            { 
                std::cout << "async connect...getsockopt temperr:" << temperr << ", str:" << strerror(temperr) << std::endl; 
                goto exit; 
            } 
            //成功 
            std::cout << "async connect success..." << std::endl; 
            goto exit; 
        } 
        else 
        { 
             //連接成功 
            std::cout << "connect success..." << std::endl; 
            goto exit;           
        } 
    } // end of  for(; ;) 
exit: 
    std::cout << "quit...." << std::endl; 
    close(fd); 
    return 0; 
} 

• 代碼說明

如果不處理 EINTR 錯誤的話，connect 函數(shù)及后面的邏輯可以不用放到 for 循環(huán)中

檢查 socket 是否可寫，調(diào)用 select 或者 poll 函數(shù)都可以，上述代碼中使用的是 poll 函數(shù)，將代碼中的 #if 1 改成 #if 0 以及 #elif 0 改成 #elif 1 , 就是使用 select 函數(shù)檢測 socket 是否可寫了

測試

在另一臺機器上執(zhí)行 nc -l -v -k 192.168.70.20 5000 命令，啟動一個服務器程序

在當前機器上執(zhí)行 g++ -g -Wall -std=c++11 -o test_connect test_connect.cpp 進行編譯

執(zhí)行 ./test_connect 192.168.70.20 5000, 結(jié)果如下圖

此時，服務器程序顯示如下：

通過 test_connect 程序端的截圖可以看出，調(diào)用 connect 函數(shù)之后，返回了 EINPROGRESS 錯誤碼，然后調(diào)用 select/poll 函數(shù)返回 1, 表示 socket 可寫，緊接著調(diào)用 getsockopt 函數(shù)檢查 socket 錯誤信息，通過打印的信息知道，socket 無錯誤信息，即 連接成功

我們在服務器機器上按 CTRL + C 停止服務器程序，然后關(guān)閉 test_connect 程序，再次執(zhí)行 ./test_connect 192.168.70.20 5000 ，結(jié)果如下圖：

從上圖可以看出，即使服務器程序已經(jīng)退出了，調(diào)用 select/poll 之后還是返回 socket 可寫，當繼續(xù)調(diào)用 getsockopt 函數(shù)檢查 socket 錯誤碼，此時錯誤碼是 111， 表示連接被拒絕，也即連接失敗

這里要注意一個很重要的點, 在 Linux 上，即使 socket 沒有連接成功，調(diào)用 select/poll 時，仍然返回 socket 是可寫的，所以 除了調(diào)用 select/poll 檢查 socket 可寫之外，還需要調(diào)用 getsockopt 函數(shù)檢查 socket 的錯誤碼，錯誤碼為 0 表示連接成功，其他表示連接失敗