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在Linux環(huán)境下，connect函數(shù)通常被用于網(wǎng)絡(luò)編程中TCP協(xié)議的客戶端對(duì)服務(wù)器進(jìn)行連接，然而，connect函數(shù)在連接失敗時(shí)會(huì)阻塞當(dāng)前進(jìn)程，這會(huì)帶來很多問題。在本文中，我將會(huì)介紹一些解決這個(gè)問題的方法。
1. 非阻塞connect
解決connect函數(shù)阻塞的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是使用非阻塞connect。在此過程中，sockfd會(huì)在連接失敗后立即返回，并設(shè)置errno為EINPROGRESS。這使得我們能夠立即處理其他事件，而不必等待connect執(zhí)行完成。我們可以使用select或epoll調(diào)用來檢查sockfd是否連接成功或失敗。
以下是一個(gè)使用非阻塞connect的示例：
“`
fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
int rc = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
if (rc
fd_set write_fds;
FD_ZERO(&write_fds);
FD_SET(sockfd, &write_fds);
rc = select(sockfd + 1, NULL, &write_fds, NULL, NULL);
if (rc
printf(“connect error or timeout\n”);
return -1;
}
}
“`
我們首先使用fcntl函數(shù)將sockfd設(shè)置為非阻塞模式。然后我們調(diào)用connect函數(shù)，在連接失敗時(shí)，我們檢查errno是否為EINPROGRESS。如果是，我們使用select函數(shù)等待sockfd變?yōu)榭梢詫懭霠顟B(tài)。如果select返回0或小于0，則表示連接失敗。
使用非阻塞connect的缺點(diǎn)是需要更多的代碼來處理錯(cuò)誤情況。另外，我們需要使用select或epoll函數(shù)來等待連接建立，這可能會(huì)影響性能。但是，非阻塞connect是一個(gè)簡(jiǎn)單且經(jīng)典的解決方案，它可以使我們避免在連接失敗時(shí)長(zhǎng)時(shí)間阻塞。
2. 使用SO_REUSEADDR選項(xiàng)
另一種解決connect函數(shù)阻塞的方法是使用SO_REUSEADDR選項(xiàng)。在默認(rèn)情況下，如果一個(gè)進(jìn)程在給定端口上啟動(dòng)了一個(gè)服務(wù)，但是在關(guān)閉該服務(wù)之前，再次啟動(dòng)相同的服務(wù)將失敗，因?yàn)樵摱丝谌匀辉诒徽加?。如果我們使用SO_REUSEADDR選項(xiàng)，即使之前的服務(wù)仍在運(yùn)行，我們?nèi)匀豢梢越壎ㄍ粋€(gè)端口，這可以防止connect函數(shù)阻塞。
以下是一個(gè)使用SO_REUSEADDR選項(xiàng)的示例：
“`
int optval = 1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval));
int rc = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
“`
我們首先使用setsockopt函數(shù)設(shè)置SO_REUSEADDR選項(xiàng)。然后，我們就可以直接使用connect函數(shù)了，它不再會(huì)阻塞進(jìn)程。
使用SO_REUSEADDR選項(xiàng)的缺點(diǎn)是我們需要確保加鎖訪問該端口，以避免其他進(jìn)程的干擾。另外，可能會(huì)出現(xiàn)端口錯(cuò)誤的問題，因?yàn)槲覀儾荒艽_定該端口是否正在被占用。然而，對(duì)于某些情況，SO_REUSEADDR可能是一個(gè)非常有用的解決方案。
3. 使用異步DNS解析
當(dāng)我們使用IP地址而不是主機(jī)名連接到服務(wù)器時(shí)，連接的速度通常會(huì)更快，因?yàn)椴槐亟?jīng)過DNS解析。然而，如果我們需要使用主機(jī)名連接到服務(wù)器，我們可以使用異步DNS解析來避免connect函數(shù)阻塞。在此過程中，我們不會(huì)直接解析DNS，而是使用getaddrinfo函數(shù)來獲取服務(wù)器的地址。getaddrinfo函數(shù)將返回將服務(wù)器的地址封裝在結(jié)構(gòu)體鏈表中。我們可以使用這個(gè)地址來連接服務(wù)器，而不必等待DNS解析完成。
以下是一個(gè)使用異步DNS解析的示例：
“`
struct addrinfo hints, *res;
memset(&hints, 0, sizeof(hints));
hints._family = AF_INET; //使用IPv4
hints._flags = _ADDRCONFIG | _NUMERICSERV;
getaddrinfo(host, port_str, &hints, &res);
int sockfd = socket(res->_family, SOCK_STREAM, 0);
connect(sockfd, res->_addr, res->_addrlen);
“`
我們首先使用getaddrinfo函數(shù)來解析DNS。這個(gè)函數(shù)將在后臺(tái)執(zhí)行，并將服務(wù)器的地址封裝在addrinfo結(jié)構(gòu)體鏈表中。然后我們創(chuàng)建一個(gè)套接字并使用connect函數(shù)將其連接到服務(wù)器的地址。
使用異步DNS解析的優(yōu)點(diǎn)是我們不必等待DNS解析完成，因此可以避免connect函數(shù)阻塞。另外，這個(gè)方法還可以支持多個(gè)服務(wù)器，因?yàn)槲覀兛梢允褂胓etaddrinfo函數(shù)解析多個(gè)主機(jī)名。缺點(diǎn)是需要更多的代碼來處理錯(cuò)誤情況。另外，由于getaddrinfo函數(shù)在后臺(tái)運(yùn)行，因此我們必須確保在連接之前等待DNS解析完成。
結(jié)論：
在本文中，我們介紹了三種解決connect函數(shù)阻塞的方法。非阻塞connect使用了select或epoll函數(shù)來等待連接建立；使用SO_REUSEADDR選項(xiàng)可以使我們?cè)谕欢丝谏现匦聠?dòng)服務(wù)；異步DNS解析可以避免connect函數(shù)阻塞。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們應(yīng)該根據(jù)我們的需求選擇合適的方法。最終目的是確保我們的程序不會(huì)因?yàn)閏onnect函數(shù)阻塞而變慢或掛起。
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非阻塞IO 和阻塞IO：
在網(wǎng)絡(luò)編程中對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)句柄會(huì)遇到阻塞IO 和非阻塞IO 的概念, 這里對(duì)于這兩種socket 先做一下說明：
基本概念：
阻塞IO::
socket 的阻塞模式意味著必須要做完IO 操作（包括錯(cuò)誤）才會(huì)
返回。
非阻塞IO::
非阻塞模式下無論操作是否完成都會(huì)立刻返回，需要通過其他方
式來判斷具體操作是否成功。(對(duì)于connect，accpet操作，通過select判斷，
對(duì)于recv，recvfrom，send，sendto通過返回值+錯(cuò)誤碼來判斷)
IO模式設(shè)置：
SOCKET
對(duì)于一個(gè)socket 是阻塞模式還是非阻塞模式的處理方法::
方法：：
用fcntl 設(shè)置;用F_GETFL獲取flags,用F_SETFL設(shè)置flags|O_NONBLOCK;
同時(shí)，recv,send 時(shí)使用非阻塞的方式讀取和發(fā)送消息，即flags設(shè)置為MSG_DONTWAIT
實(shí)現(xiàn)
fcntl 函數(shù)可以將一個(gè)socket 句柄設(shè)置成非阻塞模式:
flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);//獲取文件的flags值。
fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK); //設(shè)置成非阻塞模式；
flags = fcntl(sockfd,F_GETFL,0);
fcntl(sockfd,F_SETFL,flags&~O_NONBLOCK); //設(shè)置成阻塞模式；
并在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí):
將recv, send 函數(shù)的最后有一個(gè)flag 參數(shù)設(shè)置成MSG_DONTWAIT
recv(sockfd, buff, buff_size,MSG_DONTWAIT); //非阻塞模式的消息仔租發(fā)送
send(scokfd, buff, buff_size, MSG_DONTWAIT); //非阻塞模式的消息接受
普通文件
對(duì)于文件的阻塞模式還是非阻塞模式::
方法1、open時(shí)，使用O_NONBLOCK；
方法2、fcntl設(shè)置，使用F_SETFL，flags|O_NONBLOCK；
消息隊(duì)列
對(duì)于消息隊(duì)列消息的發(fā)送與接受::
//非阻塞 msgsnd(sockfd,msgbuf,msgsize(不包含類型大小),IPC_NOWAIT)
//阻塞 msgrcv(scokfd,msgbuf,msgsize(**),msgtype,IPC_NOWAIT);
讀
阻塞與非阻塞讀的區(qū)別: //
阻塞和非阻塞
的區(qū)別在于沒有數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)候是否立刻返回．
讀(read/recv/msgrcv):
讀的本質(zhì)來說其實(shí)不能是讀,在實(shí)際中, 具體的接收數(shù)據(jù)不是由這些調(diào)用來進(jìn)行,是由于系統(tǒng)底層自動(dòng)完成的。read 也好,recv 也好只負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從底層緩沖copy 到我們指肢戚基定的位置.
對(duì)于讀來說(read, 或者recv) ::
阻塞情況下::
在阻塞條件下，read/recv/msgrcv的行為::
、如果沒有發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)緩沖中會(huì)一直等待，
、當(dāng)發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)把數(shù)據(jù)讀到用戶指定的緩沖區(qū)，但是如果這個(gè)時(shí)候讀到的數(shù)歷謹(jǐn)據(jù)量比較少，比參數(shù)中指定的長(zhǎng)度要小，read 并不會(huì)一直等待下去，而是立刻返回。
read 的原則::是數(shù)據(jù)在不超過指定的長(zhǎng)度的時(shí)候有多少讀多少，沒有數(shù)據(jù)就會(huì)一直等待。
所以一般情況下::我們讀取數(shù)據(jù)都需要采用循環(huán)讀的方式讀取數(shù)據(jù)，因?yàn)橐淮蝦ead 完畢不能保證讀到我們需要長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，
read 完一次需要判斷讀到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度再?zèng)Q定是否還需要再次讀取。
非阻塞情況下::
在非阻塞的情況下，read 的行為::
、如果發(fā)現(xiàn)沒有數(shù)據(jù)就直接返回，
、如果發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)那么也是采用有多少讀多少的進(jìn)行處理．
所以::read 完一次需要判斷讀到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度再?zèng)Q定是否還需要再次讀取。
對(duì)于讀而言:: 阻塞和非阻塞的區(qū)別在于沒有數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)候是否立刻返回．
recv 中有一個(gè)MSG_WAITALL 的參數(shù)::
recv(sockfd, buff, buff_size, MSG_WAITALL),
在正常情況下recv 是會(huì)等待直到讀取到buff_size 長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，但是這里的WAITALL 也只是盡量讀全，在有中斷的情況下recv 還是可能會(huì)被打斷，造成沒有讀完指定的buff_size的長(zhǎng)度。
所以即使是采用recv + WAITALL 參數(shù)還是要考慮是否需要循環(huán)讀取的問題，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)于多數(shù)情況下recv (使用了MSG_WAITALL)還是可以讀完buff_size，
所以相應(yīng)的性能會(huì)比直接read 進(jìn)行循環(huán)讀要好一些。
注意:: //使用MSG_WAITALL時(shí)，sockfd必須處于阻塞模式下，否則不起作用。
//所以MSG_WAITALL不能和MSG_NONBLOCK同時(shí)使用。
要注意的是使用MSG_WAITALL的時(shí)候，sockfd 必須是處于阻塞模式下，否則WAITALL不能起作用。
寫
阻塞與非阻塞寫的區(qū)別: //
寫(send/write/msgsnd)::
寫的本質(zhì)也不是進(jìn)行發(fā)送操作,而是把用戶態(tài)的數(shù)據(jù)copy 到系統(tǒng)底層去,然后再由系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送操作,send，write返回成功，只表示數(shù)據(jù)已經(jīng)copy 到底層緩沖,而不表示數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)出,更不能表示對(duì)方端口已經(jīng)接收到數(shù)據(jù).
對(duì)于write(或者send)而言，
阻塞情況下:: //阻塞情況下，write會(huì)將數(shù)據(jù)發(fā)送完。(不過可能被中斷)
在阻塞的情況下，是會(huì)一直等待，直到write 完，全部的數(shù)據(jù)再返回．這點(diǎn)行為上與讀操作有所不同。
原因::
讀，究其原因主要是讀數(shù)據(jù)的時(shí)候我們并不知道對(duì)端到底有沒有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是在什么時(shí)候結(jié)束發(fā)送的，如果一直等待就可能會(huì)造成死循環(huán)，所以并沒有去進(jìn)行這方面的處理；
寫，而對(duì)于write, 由于需要寫的長(zhǎng)度是已知的，所以可以一直再寫，直到寫完．不過問題是write 是可能被打斷嗎，造成write 一次只write 一部分?jǐn)?shù)據(jù), 所以write 的過程還是需要考慮循環(huán)write, 只不過多數(shù)情況下一次write 調(diào)用就可能成功.
非阻塞寫的情況下:: //
非阻塞寫的情況下，是采用可以寫多少就寫多少的策略．與讀不一樣的地方在于，有多少讀多少是由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的那一端是否有數(shù)據(jù)傳輸?shù)綖闃?biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于可以寫多少是由本地的網(wǎng)絡(luò)堵塞情況為標(biāo)準(zhǔn)的，在網(wǎng)絡(luò)阻塞嚴(yán)重的時(shí)候，
網(wǎng)絡(luò)層
沒有足夠的內(nèi)存來進(jìn)行寫操作，這時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)寫不成功的情況，阻塞情況下會(huì)盡可能(有可能被中斷)等待到數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢， 對(duì)于非阻塞的情況就是一次寫多少算多少,沒有中斷的情況下也還是會(huì)出現(xiàn)write 到一部分的情況.
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新聞標(biāo)題：Linux環(huán)境下connect阻塞解決方案(linuxconnect阻塞)
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