TCP非阻塞accept和非阻塞connect

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非阻塞accept

当一个已完成的连接准备好被accept的时候，select会把监听socket标记为可读。因此，如果用select等待外来的连接时，应该不需要 把监听socket设置为非阻塞模式，因为如果select告诉我们连接已经就绪，accept就不应该被阻塞。不过这样做的时候有一个BUG：当客户端 在跟服务器建立连接之后发送了一个RST包，这个时候accept就会阻塞，直到有下一个已完成的连接准备好被accept为止。
struct linger的l_onoff标志设为1，l_linger设为0。这个时候，如果关闭TCP连接时，会先在socket上发送一个RST包。这个时候会出现下面的问题：
A:select向服务器返回监听socket可读,但是服务器要在一段时间之后才能调用accept;
B:在服务器从select返回和调用accept之前,收到从客户发送过来的RST;
C:这个已经完成的连接被从队列中删除,我们假设没有其它已完成的连接存在;
D:服务器调用accept,但是由于没有其它已完成的连接存在,因而服务器被阻塞了;
注意,服务器会被一直阻塞在accept调用上,直到另外一个客户建立一个连接为止;但是如果一直没有其它客户建立连接,那么服务器将仍然一直被阻塞在accept调用上,不处理任何其他已就绪的socket;
解决这个问题的办法是:
A:如果使用select来获知何时有链接已就绪可以accept时,总是把监听socket设置为非阻塞模式,并且
B:
在后面的accept调用中忽略以下错误:EWOULDBLOCK(源自Berkeley的实现在客户放弃连接时出现的错误)、
ECONNABORTED(Posix.1g的实现在客户放弃连接时出现的错误)、EPROTO(SVR4的实现在客户放弃连接时出现的错误)和
EINTR(如果信号被捕获).

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非阻塞connect

在
一个TCP套接口被设置为非阻塞之后调用connect,connect会立即返回EINPROGRESS错误,表示连接操作正在进行中,但是仍未完成;
同时TCP的三路握手操作继续进行;在这之后,我们可以调用select来检查这个链接是否建立成功;非阻塞connect有三种用途:
1.我们可以在三路握手的同时做一些其它的处理.connect操作要花一个往返时间完成,而且可以是在任何地方,从几个毫秒的局域网到几百毫秒或几秒的广域网.在这段时间内我们可能有一些其他的处理想要执行;
2.可以用这种技术同时建立多个连接.在Web浏览器中很普遍;
3.
由于我们使用select来等待连接的完成,因此我们可以给select设置一个时间限制,从而缩短connect的超时时间.在大多数实现
中,connect的超时时间在75秒到几分钟之间.有时候应用程序想要一个更短的超时时间,使用非阻塞connect就是一种方法;
非阻塞connect听起来虽然简单,但是仍然有一些细节问题要处理:
1.即使套接口是非阻塞的,如果连接的服务器在同一台主机上,那么在调用connect建立连接时,连接通常会立即建立成功.我们必须处理这种情况;
2.源自Berkeley的实现(和Posix.1g)有两条与select和非阻塞IO相关的规则:
  A:当连接建立成功时,套接口描述符变成可写;
  B:当连接出错时,套接口描述符变成既可读又可写;
  注意:当一个套接口出错时,它会被select调用标记为既可读又可写;

非阻塞connect有这么多好处,但是处理非阻塞connect时会遇到很多可移植性问题;

处理非阻塞connect的步骤:
第一步:创建socket,返回套接口描述符;
第二步:调用fcntl把套接口描述符设置成非阻塞;
第三步:调用connect开始建立连接;
第四步:判断连接是否成功建立;
       A:如果connect返回0,表示连接简称成功(服务器可客户端在同一台机器上时就有可能发生这种情况);
       B:调用select来等待连接建立成功完成;
         如果select返回0,则表示建立连接超时;我们返回超时错误给用户,同时关闭连接,以防止三路握手操作继续进行下去;

如果select返回大于0的值,则需要检查套接口描述符是否可读或可写;如果套接口描述符可读或可写,则我们可以通过调用getsockopt来得到套
接口上待处理的错误(SO_ERROR),如果连接建立成功,这个错误值将是0,如果建立连接时遇到错误,则这个值是连接错误所对应的errno值(比
如:ECONNREFUSED,ETIMEDOUT等).
"读取套接口上的错误"是遇
到的第一个可移植性问题;如果出现问题,getsockopt源自Berkeley的实现是返回0,等待处理的错误在变量errno中返回;但是
Solaris会让getsockopt返回-1,errno置为待处理的错误;我们对这两种情况都要处理;

这
样,在处理非阻塞connect时,在不同的套接口实现的平台中存在的移植性问题,首先,有可能在调用select之前,连接就已经建立成功,而且对方的
数据已经到来.在这种情况下,连接成功时套接口将既可读又可写.这和连接失败时是一样的.这个时候我们还得通过getsockopt来读取错误值;这是第
二个可移植性问题;
移植性问题总结:
1.对于出错的套接口描述符,getsockopt的返回值源自Berkeley的实现是返回0,待处理的错误值存储在errno中;而源自Solaris的实现是返回0,待处理的错误存储在errno中;(套接口描述符出错时调用getsockopt的返回值不可移植)
2.有可能在调用select之前,连接就已经建立成功,而且对方的数据已经到来,在这种情况下,套接口描述符是既可读又可写;这与套接口描述符出错时是一样的;(怎样判断连接是否建立成功的条件不可移植)

这样的话,在我们判断连接是否建立成功的条件不唯一时,我们可以有以下的方法来解决这个问题:
1.调用getpeername代替getsockopt.如果调用getpeername失败,getpeername返回ENOTCONN,表示连接建立失败,我们必须以SO_ERROR调用getsockopt得到套接口描述符上的待处理错误;
2.调用read,读取长度为0字节的数据.如果read调用失败,则表示连接建立失败,而且read返回的errno指明了连接失败的原因.如果连接建立成功,read应该返回0;
3.再调用一次connect.它应该失败,如果错误errno是EISCONN,就表示套接口已经建立,而且第一次连接是成功的;否则,连接就是失败的;

被中断的connect:
如
果在一个阻塞式套接口上调用connect,在TCP的三路握手操作完成之前被中断了,比如说,被捕获的信号中断,将会发生什么呢?假定connect不
会自动重启,它将返回EINTR.那么,这个时候,我们就不能再调用connect等待连接建立完成了,如果再次调用connect来等待连接建立完成的
话,connect将会返回错误值EADDRINUSE.在这种情况下,应该做的是调用select,就像在非阻塞式connect中所做的一样.然
后,select在连接建立成功(使套接口描述符可写)或连接建立失败(使套接口描述符既可读又可写)时返回.

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TCP非阻塞accept和非阻塞connect