非阻塞connect

Posted 2021-06-19 qq_34132502

connect出错时有一种值EINPROGRESS。这种错误发生在对非阻塞的socket调用connect，而连接又没有立即建立时。
这种情况下，我们可以调用select、poll等函数来监听这个连接失败的socket上的可写事件。当select、poll等函数返回后，再利用getsockopt来读取错误码并清除该socket上的错误。如果错误码是0，表示连接成功建立，否则连接失败。
通过这种非阻塞connect方式，我们就能同时发起多个连接并一起等待。

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <libgen.h>

#define BUFFER_SIZE     1024
#define BACKLOG         5

int setnonblocking (int fd) {
    int old_option = fcntl(fd, F_GETFL);
    int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
    fcntl(fd, F_SETFL, new_option);
    return old_option;
}

// 超时连接函数，参数分别是服务器ip、端口号、超时时间（毫秒）
// 函数成功时返回已经处于连接状态的socket，失败则返回-1
int unblock_connet(const char *ip, int port, int time) {
    int ret = 0;
    struct sockaddr_in address;
    bzero(&address, sizeof(address));
    address.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
    address.sin_port = htons(port);

    int sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    assert(sockfd >= 0);
    int fdopt = setnonblocking(sockfd);
    ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
    if (ret == 0) {
        // 如果连接成功，则恢复sockfd的属性，并立即返回
        printf("connfd with server immediately\\n");
        fcntl(sockfd, F_SETFL, fdopt);
        return sockfd;
    }
    else if (errno != EINPROGRESS) {
        // 如果连接没有立即建立，那么只有当errno是EINPROGRESS时才表示连接还在进行，否则出错返回
        printf("unblock connect not support\\n");
        return-1;
    }
    fd_set readfds;
    fd_set writefds;
    struct timeval timeout;

    FD_ZERO(&readfds);
    FD_SET(sockfd, &writefds);

    timeout.tv_sec = time;
    timeout.tv_usec = 0;

    ret = select(sockfd + 1, NULL, &writefds, NULL, &timeout);
    if (ret <= 0) {
        // select超时或者出错，立即返回
        printf("connection time out\\n");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    if (!FD_ISSET(sockfd, &writefds)) {
        printf("no events on sockfd found\\n");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    int error = 0;
    socklen_t length = sizeof(error);
    // 调用getsockopt来获取并清除sockfd上的错误
    if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &length) < 0) {
        printf("get socket option failed\\n");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    // 错误号不为0 表示连接出错
    if (error != 0) {
        printf("connection failed after select with the error: %d \\n", error);
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    // 连接成功
    printf("connection ready after select with the socket: %d\\n", sockfd);
    fcntl(sockfd, F_SETFL, fdopt);
    return sockfd;
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc <= 2) {
        printf("usage: %s ip_address port_number\\n", basename(argv[0]));
        return 1;
    }
    const char* ip = argv[1];
    int port = atoi(argv[2]);

    int sockfd = unblock_connet(ip, port, 10);
    if (sockfd < 0) {
        return 1;
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

然而这个代码存在几处移植性问题：

1. 非阻塞socket可能导致connect一直失败
2. select对于处于EINPROGRESS状态下的socket可能不起作用
3. 在有些系统上（LINUX），对于出错的socket，getsockopt返回-1；而在一些系统上（如源自伯克利的Unix）则返回0