作者: staticnetwind
2017-03-25 11:06:06
一、背景
TCP连接函数用于连接服务器端口，若服务器地址不存在时，并不能在短时间内返回连接结果；
二、相关知识
1、连接超时机制
在非阻塞的socket下，调用connect连接函数会一直阻塞到连接建立或者连接失败，连接建立的时候那时间比较快，而失败的时候分错误情况如连接超时ETIMEOUT将为75秒到几分钟的时间。
2、非阻塞socket
非阻塞socket在调用后立刻返回结果，不会阻塞当前线程，并能够从当前结果结合 errno 进行判断执行的情况；
非阻塞socket一般配合I/O复用模型（epoll、select）去监控、处理多个I/O；
三、实现
主要步骤：
1、临时设置socket属性为非阻塞；
2、进行connect函数调用；
3、通过select检测socket是否可写；
4、处理异常，恢复socket原属性；
主入口，输入地址、端口、超时时间，输出socket句柄值：
int api_tcp_connect_setup_nonblock(u32 u32ip, u16 u16port, int *pdst_fd, int timeout_sec)
{
struct sockaddr_in dst_addr = {0};
struct sockaddr_in lcl_addr = {0};
memset(&dst_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&lcl_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
dst_addr.sin_family = AF_INET;
dst_addr.sin_addr.s_addr = u32ip;
dst_addr.sin_port = u16port;
lcl_addr.sin_family = AF_INET;
lcl_addr.sin_addr.s_addr = 0;
lcl_addr.sin_port = 0;
return __connect_setup_nonblock_b(lcl_addr, dst_addr, pdst_fd, timeout_sec);
}
二层嵌套，这个主要就是根据输入的本地绑定的地址lcl_addr（可选）、连接的目的地址dst_addr去完成连接；
static int __connect_setup_nonblock_b(struct sockaddr_in lcl_addr, struct sockaddr_in dst_addr, int *pdst_fd, int timeout_sec)
{
int ret = FAILURE;
/* socket options */
int old_option = 0;
int new_option = 0;
int reuse = 1;
/* select */
fd_set writefds;
struct timeval timeout;
/* reset socket error */
int error = 0;
socklen_t elen = sizeof(error);
if ( !pdst_fd ) {
LOGW("input err\n");
goto _E1;
}
*pdst_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if ( *pdst_fd == FAILURE ) {
LOGE("socket\n");
goto _E1;
}
ret = setsockopt(*pdst_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&reuse, sizeof(reuse));
if ( ret != SUCCESS ) {
LOGE("Setsockopt() SO_REUSEADDR failed \n");
goto _E2;
}
ret = bind(*pdst_fd, (struct sockaddr *)&lcl_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
if ( ret != SUCCESS ) {
LOGE("Bind fail\n");
goto _E2;
}
/* Set nonblocking */
old_option = fcntl(*pdst_fd, F_GETFL);
new_option = old_option | O_NONBLOCK;
fcntl(*pdst_fd, F_SETFL, new_option);
ret = connect(*pdst_fd, (struct sockaddr*)&dst_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
if ( ret == 0 ) {
fcntl(*pdst_fd, F_SETFL, old_option);
LOGD("connect success immediately\n");
goto _S0;
}
else if ( errno != EINPROGRESS )
{
/* Connect error */
LOGE("connect\n");
goto _E2;
}
FD_ZERO(&writefds);
FD_SET(*pdst_fd, &writefds);
timeout.tv_sec = timeout_sec;
timeout.tv_usec = 0;
ret = select(*pdst_fd + 1, NULL, &writefds, NULL, &timeout);
if ( ret <= 0 ) {
/* timeout or error */
LOGE("timeout or error\n");
goto _E2;
}
if ( !FD_ISSET(*pdst_fd, &writefds) ) {
/* Not socketfd found */
LOGE("Not socketfd found\n");
goto _E2;
}
ret = getsockopt(*pdst_fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, (char *)&error, &elen);
if ( ret < 0 ) {
LOGE("getsockopt error\n");
goto _E2;
}
if ( error != 0 ) {
/* Connect failed after select */
LOGW("Connect failed after select with the error: %d %s\n", error, strerror(error));
goto _E2;
}
LOGD("connect success after select\n");
/* Connect success, set to old fnctl option */
fcntl(*pdst_fd, F_SETFL, old_option);
goto _S0;
_E2:
CLOSE_SOCK(*pdst_fd);
_E1:
return FAILURE;
_S0:
return SUCCESS;
}
需要注意的就是 connect 之后的 select 处理去判断连接是否成功；
select 返回 0，表示连接超时；
select 返回1，检测连接是否可写，
若套接字不可写则是有异常；
若套接字可写则还得使用 SO_ERROR 看看套接字上是否存在有待处理的错误如 ECONNREFUSED、ETIMEDOUT；
四、总结
非阻塞connect接口主要用于控制连接的时间，防止异常连接带来的过长的CPU占用；
而需要注意的是select 对套接字有所限制，当进程已经开启1024个fd后，select 接口将会导致错误，得考虑换成 epoll_wait 接口；
并且再进一步考虑时，就得考虑可移植性了，网上所说的主要围绕 getsockopt 函数的可移植问题；