网络编程中阻塞和非阻塞socket的区别

Posted 2020-09-02

阻塞socket和非阻塞socket

建立连接
阻塞方式下，connect首先发送SYN请求道服务器，当客户端收到服务器返回的SYN的确认时，则connect返回.否则的话一直阻塞.
非阻塞方式，connect将启用TCP协议的三次握手，但是connect函数并不等待连接建立好才返回，而是立即返回。返回的错误码为EINPROGRESS,表示正在进行某
种过程.     

接收连接
对于阻塞方式的倾听socket,accept在连接队列中没有建立好的连接时将阻塞，直到有可用的连接，才返回。
非阻塞倾听socket,在有没有连接时都立即返回，没有连接时，返回的错误码为EWOULDBLOCK,表示本来应该阻塞。

 

无阻塞的设置方法
方法一:fcntl      //文件控制函数
int flag;
if (flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0) <0)
    perror("get flag");
flag |= O_NONBLOCK;
if (fcntl(fd, F_SETFL, flag) < 0)
    perror("set flag");

方法二:ioctl       //设备控制接口函数
int b_on = 1;
ioctl (fd, FIONBIO, &b_on);

 

读操作
对于阻塞的socket,当socket的接收缓冲区中没有数据时，read调用会一直阻塞住，直到有数据到来才返回。当socket缓冲区中的数据量小于期望读取的数据量时，返回实际读取的字节数。当sockt的接收缓冲区中的数据大于期望读取的字节数时，读取期望读取的字节数，返回实际读取的长度。

对于非阻塞socket而言，socket的接收缓冲区中有没有数据，read调用都会立刻返回。接收缓冲区中有数据时，与阻塞socket有数据的情况是一样的，如果接收缓冲区中没有数据，则返回错误号为EWOULDBLOCK,表示该操作本来应该阻塞的，但是由于本socket为非阻塞的socket，因此立刻返回，遇到这样的情况，可以在下次接着去尝试读取。如果返回值是其它负值，则表明读取错误。

因此，非阻塞的read调用一般这样写:
if ((nread = read(sock_fd, buffer, len)) < 0)
{
   if (errno == EWOULDBLOCK)
   {
       return 0;              //表示没有读到数据
    }
   else return -1; //表示读取失败
}
else return nread;读到数据长度

 

写操作
而对于阻塞Socket而言，如果发送缓冲区没有空间或者空间不足的话，write操作会直接阻塞住，如果有足够空间，则拷贝所有数据到发送缓冲区，然后返回.

对于写操作write,原理是类似的，非阻塞socket在发送缓冲区没有空间时会直接返回错误号EWOULDBLOCK,表示没有空间可写数据，如果错误号是别的值，则表明发送失败。如果发送缓冲区中有足够空间或者是不足以拷贝所有待发送数据的空间的话，则拷贝前面N个能够容纳的数据，返回实际拷贝的字节数。

非阻塞的write操作一般写法是:
int write_pos = 0;
int nLeft = nLen;

while (nLeft > 0)
{
 int nWrite = 0;
 if ((nWrite = write(sock_fd, data + write_pos, nLeft)) <= 0)
 {
  if (errno == EWOULDBLOCK)
   {
     nWrite = 0;
    }else return -1; //表示写失败
 }
 nLeft -= nWrite;
 write_pos += nWrite;
}
return nLen;

 

ERROR IN PROGRESS
ERROR WOULD BLOCK

 

 

 Linux fcntl函数详解
功能描述：根据【文件描述词】来操作文件的特性。
头文件：
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

函数原型：         
int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);        
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

描述：
 fcntl()针对(文件)描述符提供控制.参数fd是被参数cmd操作(如下面的描述)的描述符. 针对cmd的值,fcntl能够接受第三个参数（arg）

fcntl函数有5种功能：
　　　　 1.复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.
　　       2.获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
            3.获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
            4.获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
            5.获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).

cmd 选项：
F_DUPFD：返回一个如下描述的(文件)描述符:                           
　　　　（1）最小的大于或等于arg的一个可用的描述符                         
　　　　（2）与原始操作符一样的某对象的引用              
　　　　（3）如果对象是文件(file)的话,返回一个新的描述符,这个描述符与arg共享相同的偏移量(offset)                    
　　　　（4）相同的访问模式(读,写或读/写)                          
　　　　（5）相同的文件状态标志(如:两个文件描述符共享相同的状态标志)                            
　　　　（6）与新的文件描述符结合在一起的close-on-exec标志被设置成交叉式访问execve(2)的系统调用                    
F_GETFD：取得与文件描述符fd联合close-on-exec标志,类似FD_CLOEXEC.如果返回值和FD_CLOEXEC进行与运算结果是0的话,文件保持交叉式访问exec(),　　　　　　     否则如果通过exec运行的话,文件将被关闭(arg被忽略)                 
F_SETFD：设置close-on-exec旗标。该旗标以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。                  
F_GETFL：取得fd的文件状态标志,如同下面的描述一样(arg被忽略)                   
F_SETFL：设置给arg描述符状态标志,可以更改的几个标志是：O_APPEND， O_NONBLOCK，O_SYNC和O_ASYNC。
F_GETOWN：取得当前正在接收SIGIO或者SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id返回成负值(arg被忽略)                   
F_SETOWN：设置将接收SIGIO和SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id通过提供负值的arg来说明,否则,arg将被认为是进程id

F_GETFL和F_SETFL的标志如下面的描述:           
O_NONBLOCK：非阻塞I/O;如果read(2)调用没有可读取的数据,或者如果write(2)操作将阻塞,read或write调用返回-1和EAGAIN错误               　　　　   O_APPEND     ：强制每次写(write)操作都添加在文件大的末尾,相当于open(2)的O_APPEND标志        
O_DIRECT      ：最小化或去掉reading和writing的缓存影响.系统将企图避免缓存你的读或写的数据.
                        如果不能够避免缓存,那么它将最小化已经被缓存了的数 据造成的影响.如果这个标志用的不够好,将大大的降低性能                     
O_ASYNC       ：当I/O可用的时候,允许SIGIO信号发送到进程组,例如:当有数据可以读的时候

注意：      在修改文件描述符标志或文件状态标志时必须谨慎，先要取得现在的标志值，然后按照希望修改它，最后设置新标志值。不能只是执行F_SETFD或F_SETFL命令，这样会关闭以前设置的标志位。

fcntl的返回值：  与命令有关。如果出错，所有命令都返回－1，如果成功则返回某个其他值。
下列三个命令有特定返回值：F_DUPFD,F_GETFD,F_GETFL以及F_GETOWN。第一个返回新的文件描述符，第二个返回相应标志，最后一个返回一个正的进程ID或负的进程组ID。