Linux 网络编程详解十一

/**
* read_timeout - 读超时检测函数，不含读操作
* @fd：文件描述符
* @wait_seconds：等待超时秒数，如果为0表示不检测超时
* 成功返回0，失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
* */
int read_timeout(int fd, unsigned int wait_seconds)
{
int ret = 0;
if (wait_seconds > 0)
{
//定义文件描述符集合
fd_set readfds;
//清空文件描述符
FD_ZERO(&readfds);
//将当前文件描述符添加集合中
FD_SET(fd, &readfds);
//定义时间变量
struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = wait_seconds;
timeout.tv_usec = 0;
do
{
ret = select(fd + 1, &readfds, NULL, NULL, &timeout);
} while (ret == -1 && errno == EINTR);
//ret==-1时，返回的ret正好就是-1
if (ret == 0)
{
errno = ETIMEDOUT;
ret = -1;
} else if (ret == 1)
{
ret = 0;
}
}
return ret;
}

/**
* write_timeout - 写超时检测函数，不含写操作
* @fd：文件描述符
* @wait_seconds：等待超时秒数，如果为0表示不检测超时
* 成功返回0，失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
* */
int write_timeout(int fd, unsigned int wait_seconds)
{
int ret = 0;
if (wait_seconds > 0)
{
//定义文件描述符集合
fd_set writefds;
//清空集合
FD_ZERO(&writefds);
//添加文件描述符
FD_SET(fd, &writefds);
//定义时间变量
struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = wait_seconds;
timeout.tv_usec = 0;
do
{
ret = select(fd + 1, NULL, &writefds, NULL, &timeout);
} while (ret == -1 && errno == EINTR);
if (ret == 0)
{
errno = ETIMEDOUT;
ret = -1;
} else if (ret == 1)
{
ret = 0;
}
}
return ret;
}

/**
* accept_timeout - 带超时accept (方法中已执行accept)
* @fd：文件描述符
* @addr：地址结构体指针
* @wait_seconds：等待超时秒数，如果为0表示不检测超时
* 成功返回已连接的套接字，失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
* */
int accept_timeout(int fd, struct sockaddr_in *addr, unsigned int wait_seconds)
{
int ret = 0;
if (wait_seconds > 0)
{
/*
* 说明：accept和connect都会阻塞进程，accept的本质是从listen的队列中读一个连接，是一个读事件
* 三次握手机制是由TCP/IP协议实现的，并不是由connect函数实现的，connect函数只是发起一个连接，
* connect并非读写事件,所以只能设置connect非阻塞，而用select监测写事件（读事件必须由对方先发送报文，时间太长了）
* 所以accept可以由select管理
* 强调：服务端套接字是被动套接字，实际上只有读事件
* */
fd_set readfds;
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(fd, &readfds);
struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = wait_seconds;
timeout.tv_usec = 0;
do
{
ret = select(fd + 1, &readfds, NULL, NULL, &timeout);
} while (ret == -1 && errno == EINTR);
if (ret == -1)
{
return ret;
} else if (ret == 0)
{
ret = -1;
errno = ETIMEDOUT;
　　　　　　　return ret;
}
//成功无需处理，直接往下执行
}
//一旦检测出select有事件发生，表示有三次握手成功的客户端连接到来了
//此时调用accept不会被阻塞
if (addr != NULL)
{
socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
ret = accept(fd, (struct sockaddr *) addr, &len);
} else
{
ret = accept(fd, NULL, NULL);
}
return ret;
}

/**
* activate_nonblock - 设置套接字非阻塞
* @fd：文件描述符
* 成功返回0，失败返回-1
* */
int activate_nonblock(int fd)
{
int ret = 0;
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
if (flags == -1)
return -1;
flags = flags | O_NONBLOCK;
ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);
if (ret == -1)
return -1;
return ret;
}

/**
* deactivate_nonblock - 设置套接字阻塞
* @fd：文件描述符
* 成功返回0，失败返回-1
* */
int deactivate_nonblock(int fd)
{
int ret = 0;
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
if (flags == -1)
return -1;
flags = flags & (~O_NONBLOCK);
ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);
if (ret == -1)
return -1;
return ret;
}

/**
* connect_timeout - 带超时的connect(方法中已执行connect)
* @fd：文件描述符
* @addr：地址结构体指针
* @wait_seconds：等待超时秒数，如果为0表示不检测超时
* 成功返回0.失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
* */
int connect_timeout(int fd, struct sockaddr_in *addr, unsigned int wait_seconds)
{
int ret = 0;
//connect()函数是连接服务器，本来connect会阻塞，但是设置未阻塞之后，
//客户端仍然会三次握手机制，如果三次握手失败，那么客户端一定无法向文件描述符中写入数据
//如果连接成功，那么客户端就可以向文件描述符写入数据了，
//所以交给select监管的文件描述符如果可以写，说明连接成功，不可以写说明连接失败

//设置当前文件描述符未阻塞--设置非阻塞之后，
//connect在网络中非常耗时，所以需要设置成非阻塞，如果有读事件，说明可能连接成功
//这样有利于做超时限制
if (wait_seconds > 0)
{
if (activate_nonblock(fd) == -1)
return -1;
}
ret = connect(fd, (struct sockaddr *) addr, sizeof(struct sockaddr));
if (ret == -1 && errno == EINPROGRESS)
{
fd_set writefds;
FD_ZERO(&writefds);
FD_SET(fd, &writefds);
struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = wait_seconds;
timeout.tv_usec = 0;
do
{
ret = select(fd + 1, NULL, &writefds, NULL, &timeout);
} while (ret == -1 && errno == EINTR);
//ret==-1 不需要处理，正好给ret赋值
//select()报错,但是此时不能退出当前connect_timeout()函数
//因为还需要取消文件描述符的非阻塞
if (ret == 0)
{
errno = ETIMEDOUT;
ret = -1;
} else if (ret == 1)
{
//ret返回为1（表示套接字可写），可能有两种情况，一种是连接建立成功，一种是套接字产生错误，
//此时错误信息不会保存至errno变量中，因此，需要调用getsockopt来获取。
int err = 0;
socklen_t len = sizeof(err);
ret = getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &len);
if (ret == 0 && err != 0)
{
errno = err;
ret = -1;
}
//说明套接字没有发生错误，成功
}
}
if (wait_seconds > 0)
{
if (deactivate_nonblock(fd) == -1)
return -1;
}
return ret;
}