标签：nts 设置 const tail 四种 string oid 缓冲 结构
在前面文章中，我们介绍了 I/O 的五种模型《I/O 模型》。从那里能够知道，非堵塞式的 I/O 是进程调用 I/O 操作时。若数据未准备就绪。则马上返回一个 EWOULDBLOCK 错误。在数据准备就绪之前，应用进程採用轮询的方式检查数据是否准备就绪。直到数据准备就绪，则内核把该数据拷贝到应用进程的缓冲区，完毕数据复制之前进程处于堵塞状态，直到数据复制完毕后才返回。即 I/O 操作第一阶段处于轮询检查状态，第二阶段处于堵塞状态。
套接字的 I/O 操作默认状态是採用堵塞式。即当不能马上完毕套接字调用时，其进程会处于堵塞状态。直到对应操作完毕。堵塞套接字大致可分为下面四种类型：
若某个进程对一个堵塞的 TCP 调用这些输入函数，且此时套接字的接收缓冲区没有可读数据。则该进程会处于堵塞状态。直到有一些数据到达。
对于字节流协议的 TCP 来说，仅仅要有一些数据到达。哪怕是单个字节数据。或者是完毕的 TCP 报文段数据，该进程都会被唤醒；对于数据报协议的 UDP 来说，若一个堵塞的 UDP 套接字接收缓冲区为空，则该进程也会处于堵塞状态，直到完整 UDP 数据报到达。对于非堵塞的套接字，若不能满足输入操作要求，则会马上返回一个 EWOULDBLOCK 错误。
对于一个堵塞 TCP 套接字，内核将从应用进程的缓冲区复制数据到该套接字的发送缓冲区，若该套接字的发送缓冲区没有存储空间，则进程会进入堵塞状态，直到有空间为止。对于一个非堵塞的 TCP 套接字。若其发送缓冲区没有存储空间，则输出函数调用马上返回一个 EWOULDBLOCK 错误。当发送缓冲区有空间时，则内核把应用进程缓冲区的数据拷贝到发送缓冲区中，并返回已复制的字节数。因为 UDP 套接字不存在真正的发送缓冲区。内核仅仅是将应用进程的数据复制并把它沿协议栈向下传送。因此对于一个堵塞 UDP 套接字调用输出函数时不会和 TCP 一样的原因而堵塞，是由于其它的原因（在书本上没有说明是什么原因）。
当堵塞套接字调用 accept 函数时，若没有新的连接请求，则进程就会进入堵塞状态。非堵塞套接字调用 accept 函数时，且不存在新的连接请求。则 accept 函数调用马上返回一个 EWOULDBLOCK 错误；
由于 TCP 的连接建立须要三次握手过程，且 connect 函数一直等待client收到对自己的 SYN 的应答响应 ACK 才返回。因此，每一个 connect 发起的连接请求在 RTT 时间内处于堵塞状态；对于 非堵塞 TCP 套接字调用 connect 函数时，若连接不能马上建立，则连接请求正常发出，可是会返回一个 EINPROGRESS 错误。但此时已经发起的 TCP 连接请求三次握手过程会继续进行。
在非堵塞读写的编程中，维护两个缓冲区：to 容纳从标准输入到server去的数据。fr 容纳自server到标准输出来的数据，这两个缓冲区详细结构例如以下图所看到的：
当中 toiptr 指针指向标准输入读入的数据能够存放的下一个字节，tooptr 指向下一个必须写到套接字的字节。一旦 tooptr 移动到 toiptr，则这两个指针就一起恢复到缓冲区開始处。
/* include nonb1 */
#include <sys/select.h>
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define MAXLINE 4096
inline int Max(int a, int b)
{
return(a >= b?a:b);
}
extern void err_sys(const char *, ...);
extern void err_quit(const char *, ...);
static void set_fl(int fd, int flags);
void str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
int maxfdp1, stdineof;
ssize_t n, nwritten;
fd_set rset, wset;
char to[MAXLINE], fr[MAXLINE];
char *toiptr, *tooptr, *friptr, *froptr;
/* 设置套接字描写叙述符为非堵塞 */
set_fl(sockfd, O_NONBLOCK);
/* 设置标准输入为非堵塞 */
set_fl(STDIN_FILENO, O_NONBLOCK);
/* 设置标准输出为非堵塞 */
set_fl(STDOUT_FILENO, O_NONBLOCK);
/* 初始化两个缓冲区指针 */
toiptr = tooptr = to; /* initialize buffer pointers */
friptr = froptr = fr;
stdineof = 0;/* 标准输入键入EOF的标志 */
maxfdp1 = Max(Max(STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO), sockfd) + 1;
for ( ; ; ) {
/* 初始化。为调用select函数做准备 */
FD_ZERO(&rset);
FD_ZERO(&wset);
if (stdineof == 0 && toiptr < &to[MAXLINE])
FD_SET(STDIN_FILENO, &rset); /* read from stdin */
if (friptr < &fr[MAXLINE])
FD_SET(sockfd, &rset); /* read from socket */
if (tooptr != toiptr)
FD_SET(sockfd, &wset); /* data to write to socket */
if (froptr != friptr)
FD_SET(STDOUT_FILENO, &wset); /* data to write to stdout */
if(select(maxfdp1, &rset, &wset, NULL, NULL) < 0)
err_sys("select error");
/* end nonb1 */
/* include nonb2 */
/* 若标准输入在rset有效。则从标准输入读取数据到发送缓冲区 */
if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &rset))
{
if ( (n = read(STDIN_FILENO, toiptr, &to[MAXLINE] - toiptr)) < 0)
{
if (errno != EWOULDBLOCK)
err_sys("read error on stdin");
}
else if (n == 0)
{
stdineof = 1; /* all done with stdin */
if (tooptr == toiptr)
if(shutdown(sockfd, SHUT_WR) < 0)/* send FIN */
err_sys("shutdown error");
}
else
{
toiptr += n; /* # just read */
FD_SET(sockfd, &wset); /* try and write to socket below */
}
}
/* 若套接字在rset有效，则从套接字读取数据到接收缓冲区中 */
if (FD_ISSET(sockfd, &rset))
{
if ( (n = read(sockfd, friptr, &fr[MAXLINE] - friptr)) < 0)
{
if (errno != EWOULDBLOCK)
err_sys("read error on socket");
}
else if (n == 0)
{
if (stdineof)
return; /* normal termination */
else
err_quit("str_cli: server terminated prematurely");
}
else
{
friptr += n; /* # just read */
FD_SET(STDOUT_FILENO, &wset); /* try and write below */
}
}
/* end nonb2 */
/* include nonb3 */
/* 若标准输出在wset有效，则从接收缓冲区写数据到标准输出 */
if (FD_ISSET(STDOUT_FILENO, &wset) && ( (n = friptr - froptr) > 0))
{
if ( (nwritten = write(STDOUT_FILENO, froptr, n)) < 0)
{
if (errno != EWOULDBLOCK)
err_sys("write error to stdout");
}
else
{
froptr += nwritten; /* # just written */
if (froptr == friptr)
froptr = friptr = fr; /* back to beginning of buffer */
}
}
/* 若套接字在wset有效。则从发送缓冲区写数据到套接字中 */
if (FD_ISSET(sockfd, &wset) && ( (n = toiptr - tooptr) > 0))
{
if ( (nwritten = write(sockfd, tooptr, n)) < 0)
{
if (errno != EWOULDBLOCK)
err_sys("write error to socket");
}
else
{
tooptr += nwritten; /* # just written */
if (tooptr == toiptr) {
toiptr = tooptr = to; /* back to beginning of buffer */
/* 若套接字接收来自标准输入的数据，则关闭套接字写端，相当于从标准输入键入EOF */
if (stdineof)
if(shutdown(sockfd, SHUT_WR) <0) /* send FIN */
err_sys("Shutdown error");
}
}
}
}
}
/* end nonb3 */
static void set_fl(int fd, int flags)
{
int val;
/* 获取描写叙述符状态标志 */
if( (val = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) < 0)
err_sys("fcntl get error");
/* 加入描写叙述符状态标志flags*/
val |= flags;
/* 设置描写叙述符状态标志 */
if(fcntl(fd, F_SETFL, val) < 0)
err_sys("fcntl set error");
}
非堵塞 connect 有下面优点：
select 推断规则：
源自 Berkeley 的实现有两条与 select 和非堵塞 I/O 相关的规则：
对于 Unix 环境，可通过调用 getsockopt 来检測描写叙述符集合是连接成功还是出错，可是该方法在 Linux 环境上測试是无效的。由于在 Linux 下不管网络是否错误发生，getsockopt 始终返回 0，不返回-1。
若採用 getsockopt 来检查：
非堵塞 connect 编程步骤：
如果在调用 select 函数之前连接已经建立，并server发送的数据已到达client。此时非堵塞套接字处于就可以读又可写状态。然而由 select 函数调用返回大于 0 值时。使用 getsockopt 检查到连接出错时。非堵塞套接字也是 既可读又可写。这样就会导致移植性问题，我们能够使用下列方法取代 getsockopt 调用：
若 read 调用失败，表示 connect 连接失败，read 返回的 errno 给出连接失败的原因，若连接建立成功，则 read 返回 0；
#include <sys/select.h>
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
extern void err_quit(const char *, ...);
int
connect_nonb(int sockfd, const struct sockaddr *saptr, socklen_t salen, int nsec)
{
int flags, n, error;
socklen_t len;
fd_set rset, wset;
struct timeval tval;
/* 将套接字设置为非堵塞状态 */
flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
error = 0;
/* 发起连接请求，若返回EINPROGRESS，表示连接建立已经启动可是尚未完毕 */
if ( (n = connect(sockfd, saptr, salen)) < 0)
if (errno != EINPROGRESS)/* 若是其它错误，则表示连接建立失败。直接退出 */
return(-1);
/* Do whatever we want while the connect is taking place. */
/* 连接建立成功 */
if (n == 0)
goto done; /* connect completed immediately */
/* 若返回EINPROGRESS错误，表示连接建立已经启动可是尚未完毕；
* 此时调用select函数检查连接状态；
*/
FD_ZERO(&rset);
FD_SET(sockfd, &rset);
wset = rset;
tval.tv_sec = nsec;
tval.tv_usec = 0;
/* 若select返回0。表示连接请求超时，建立连接失败，关闭该链接，并设置errno错误类型 */
if ( (n = select(sockfd+1, &rset, &wset, NULL,
nsec ? &tval : NULL)) == 0) {
close(sockfd); /* timeout */
errno = ETIMEDOUT;
return(-1);
}
/* 若select返回大于0，则此时套接字处于可读或可写状态。
* 则此时调用getsockopt函数检查连接状态，推断是连接成功还是失败；
*/
if (FD_ISSET(sockfd, &rset) || FD_ISSET(sockfd, &wset)) {
len = sizeof(error);
if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &len) < 0)
return(-1); /* Solaris pending error */
} else
err_quit("select error: sockfd not set");
done:
fcntl(sockfd, F_SETFL, flags); /* restore file status flags */
if (error) {
close(sockfd); /* just in case */
errno = error;
return(-1);
}
return(0);
}
（1）使用 select 获悉某个监听套接字上何时有已完毕连接准备好被 accept 时。总是把这个监听套接字设置为非堵塞。
（2）在兴许的 accept 调用中忽略下面错误：EWOULDBLOCK（源自Berkeley的实现，客户终止连接时）。ECONNABORTED（POSIX实现，客户终止连接时）。EPROTO（SVR4实现，客户终止连接时）和 EINTR（假设有信号被捕获）
參考资料：
《Unix 网络编程》
标签：nts 设置 const tail 四种 string oid 缓冲 结构
原文地址：http://www.cnblogs.com/tlnshuju/p/6790961.html
