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linux非阻塞socket教程
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        本文并非解释什么是非阻塞socket,也不是介绍socket API的用法, 取而代替的是让你感受实际工作中的代码编写。虽然很简陋,但你可以通过man手册与其它资源非富你的代码。请注意本教程所说的主题,如果细说,内容可以达到一本书内容,你会发现本教程很有用。

 

本教程内容如下:

 

        1. 改变一个阻塞的socket为非阻塞模式。

        2. select模型

        3. FD宏

        4. 读写函数

        5. 写一个非阻塞socket代码片

        6. 整个代码

        7.下一步

 

        如果你在此有许多问题,那么恭喜你,在初级阶段,任何人都没有剥夺你发现问题的权利。关于你所发现的问题,请不要犹豫email我。

        你可以自由发表本教程到任何WWW或FTP网部,但无论如何也要保持原教程的原型。这样我将会非常感谢你。

 

1.改变一个阻塞的socket为非阻塞模式

 

        简单的几行代码就可以创建一个socket 并连接,看起来如此简单。(你可以自己加入错误处理)

  s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  memset(&sin, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
  sin.sin_family = AF_INET;
  sin.sin_port = htons(port);
  sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(hstname);
  if(sin.sin_addr.s_addr == INADDR_NONE) {
  connect(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin))

 

        有很多种方法可以设置socket为非阻塞模式, 我在unix下常用的方法如下:

int x;
x=fcntl(s,F_GETFL,0);
fcntl(s,F_SETFL,x | O_NONBLOCK);

 

        到现在为此, 这个socket已为非阻塞模式了,我们可以把焦点放在如何用它了。 但是在接着写代码之前,我们要看看我们将要用到的命令。

 

2.选择模型

 

        select这个方法用来检测一个socket是否有数据到来或是是否有准备好的数据要发送。声明如下:

select(s, &read_flags, &write_flags, &exec_flags, timer);

 

s                               socket的句柄

read_flags                读描述字集合。检查socket上是否有数据可读。

write_flags               写描述字集合。检查socket上是否已有数据可发送。

exec_flags                错误描述字集合。(本教程这儿不介绍)

timer                         等待某个条件为真时超时时间。

 

在本教程中,我们将如下用:

select(s, &read_flags, &write_flags, NULL, timer);

exec_flags参数设为null,因为在我们的程序中我们不需要关心exec事件。(解释它,超出了本教程的范围)

 

3.FD宏

 

        在select方法中的描述字集合是用来检测socket上发生的读取事件的,它用法如下:

FD_ZERO(s, &write_flags)      sets all associated flags
                              in the socket to 0
FD_SET(s, &write_flags)       used to set a socket for checking
FD_CLR (s, &write_flags)      used to clear a socket from  being checked
FD_ISSET(s, &write_flags)     used to query as to if the socket is ready
                              for reading or writing.

 

        如何用,我们在后面的代码中展示。

 

4.读取方法

 

       你应知道如何用下面的两个方法,但是在非阻塞模式下,它们的用法有一点点不同。

write(s,buffer,sizeof(buffer))   send the text in "buffer"
read(s,buffer,sizeof(buffer))    read available data into "buffer"

 

        当一个socket用非阻塞模式时,当调用这两个方法的时候,它们将立即返回,比如,如果没有数据的时候,它们将不会阻塞等待数据,而是返回一个错误。从现在开始,我们就要看代码了。

 

5.写一个非阻塞socket代码片

   

       首先声明要用到的变量:

  fd_set read_flags,write_flags; // the flag sets to be used
  struct timeval waitd;          // the max wait time for an event
  char buffer[8196];             // input holding buffer
  int stat;                      // holds return value for select();

       

        我们程序运行的大部份时间都花费在不断调用select(它将花费我们大部份CPU时间),至到有数据准备好读或取。此时,timer就体现了它的意义。它决定select将等待多久。下面就是用法,请仔细分析:

// Insert Code to create a socket

while(1) // put program in an infinite loop of reading and writing data
 {
  waitd.tv_sec = 1;  // Make select wait up to 1 second for data
  waitd.tv_usec = 0; // and 0 milliseconds.

  FD_ZERO(&read_flags); // Zero the flags ready for using
  FD_ZERO(&write_flags);

  // Set the sockets read flag, so when select is called it examines
  // the read status of available data.
  FD_SET(thefd, &read_flags);
                                    
  // If there is data in the output buffer to be sent then we
  // need to also set the write flag to check the write status
  // of the socket
  if(strlen(outbuff)!=0) FD_SET(thefd, &write_flags);

  // Now call select
  stat=select(s+1, &read_flags,&write_flags,(fd_set*)0,&waitv);
  if(stat < 0) {  // If select breaks then pause for 5 seconds
     sleep(5);    // then continue
     continue;
     }
  // Now select will have modified the flag sets to tell us
  // what actions can be performed

  // Check if data is available to read
  if (FD_ISSET(thefd, &read_flags)) {
    FD_CLR(thefd, &read_flags);
    // here is where you use the read().
    // If read returns an error then the socket
    // must be dead so you must close it.
    }

  //Check if the socket is prepared to accept data
  if (FD_ISSET(thefd, &write_flags)) {
    FD_CLR(thefd, &write_flags);
    // this means the socket is ready for you to use write()
    }

  // Now here you can put in any of the precedures that you want
  // to happen every 1 second or so.

  // now the loop repeats over again

 

补充:请确保只有在你有数据发送的情况下才设置write_flag这个描述字集合,因为socket一量创建总是可写的。也就是说,如果你设置了这个参数,select将不会等待,而是马上返回并一直循环,它将抢占CPU99%的利用率,这是不允许的。

 

6.整个代码

 

      最后利用我们所学,写一个简单的客户端。当然用非阻塞模式写一个客户端有点大采小用,这儿我们只是为了展示用法。更多示例请看第7节内容。

 

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/time.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>

// this routine simply converts the address into an
// internet ip
unsigned long name_resolve(char *host_name)
{
struct in_addr addr;
struct hostent *host_ent;
  if((addr.s_addr=inet_addr(host_name))==(unsigned)-1) {
    host_ent=gethostbyname(host_name);
    if(host_ent==NULL) return(-1);
    memcpy(host_ent->h_addr, (char *)&addr.s_addr, host_ent->h_length);
    }
  return (addr.s_addr);
}

// The connect routine including the command to set
// the socket non-blocking.
int doconnect(char *address, int port)
{
int x,s;
struct sockaddr_in sin;

  s=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  x=fcntl(s,F_GETFL,0);              // Get socket flags
  fcntl(s,F_SETFL,x | O_NONBLOCK);   // Add non-blocking flag
  memset(&sin, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
  sin.sin_family=AF_INET;
  sin.sin_port=htons(port);
  sin.sin_addr.s_addr=name_resolve(address);
  if(sin.sin_addr.s_addr==NULL) return(-1);
  printf("ip: %s/n",inet_ntoa(sin.sin_addr));
  x=connect(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));
  if(x<0) return(-1);
return(s);
}

int main (void)
{
fd_set read_flags,write_flags; // you know what these are
struct timeval waitd;          
int thefd;             // The socket
char outbuff[512];     // Buffer to hold outgoing data
char inbuff[512];      // Buffer to read incoming data into
int err;	       // holds return values

  memset(&outbuff,0,sizeof(outbuff)); // memset used for portability
  thefd=doconnect("203.1.1.1",79); // Connect to the finger port
  if(thefd==-1) {
    printf("Could not connect to finger server/n");
    exit(0);
    }
  strcat(outbuff,"jarjam/n"); //Add the string jarjam to the output
                              //buffer
  while(1) {
    waitd.tv_sec = 1;     // Make select wait up to 1 second for data
    waitd.tv_usec = 0;    // and 0 milliseconds.
    FD_ZERO(&read_flags); // Zero the flags ready for using
    FD_ZERO(&write_flags);
    FD_SET(thefd, &read_flags);
    if(strlen(outbuff)!=0) FD_SET(thefd, &write_flags);
    err=select(thefd+1, &read_flags,&write_flags,
               (fd_set*)0,&waitd);
    if(err < 0) continue;
    if(FD_ISSET(thefd, &read_flags)) { //Socket ready for reading
      FD_CLR(thefd, &read_flags);
      memset(&inbuff,0,sizeof(inbuff));
      if (read(thefd, inbuff, sizeof(inbuff)-1) <= 0) {
        close(thefd);
        break;
        }
      else printf("%s",inbuff);
      }
    if(FD_ISSET(thefd, &write_flags)) { //Socket ready for writing
      FD_CLR(thefd, &write_flags);
      write(thefd,outbuff,strlen(outbuff));
      memset(&outbuff,0,sizeof(outbuff));
      }
    // now the loop repeats over again
    }
}

 

7.下一步

 

        其它更多的示例代码从此教程中分离,以zip文件的方式给出。为了更好的理解所学, 你最好参考一些结构更复杂,技术更强的代码:

 http://users.cybernex.net.au/jj/sock.zip


原文链接:http://blog.csdn.net/favormm/article/details/5296621
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长平狐
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