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非阻塞 Connect

  • 海洋之神590的网址
  • 2019-03-20
  • 70人已阅读
简介1.非阻塞Connect有什么用?可以让三路握手的处理等同与一般数据的处理,而不是一直让connect一直尝试重连或者花费一个RTT时间。而且RTT时间从几毫秒到几秒不等,万一有许多

1.非阻塞Connect有什么用?

    可以让三路握手的处理等同与一般数据的处理,而不是一直让 connect一直尝试重连或者花费一个RTT时间。而且RTT时间从几毫秒到几秒不等,万一有许多连接,不论是尝试重连还是花费一个RTT时间,都将是致命的延时。可以使用该技术同时建立多个连接。Web浏览器中常用。既然使用select等待连接的建立,我们就可以质地不嗯一个时间限制,使得我们能够缩短connect的超时。

2.必须去处理的细节:

    处理connect立即建立的情况。(比如我们连接的是同一个主机时)

    使用selcet与非阻塞connect的一些注意事项:

    2.1. 当连接成功建立后,描述符变为可写。2.2 当遇到错误时,描述符变为即可写又可读。

3. 两个例子:

(1)非阻塞connect:时间获取客户程序

int Connect_nonblock(int sockfd, const SA *saptr, socklen_t salen, int nsec) //返回 -1 失败{ int flags, n, error; socklen_t len; fd_set rset, wset; struct timeval tval; flags = Fcntl(sockfd, F_GETFL, 0); Fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK); error = 0; if ((n = connect(sockfd, saptr, salen)) < 0) { if (errno != EINPROGRESS) //表示连接已经启动但是还没有完成 return (-1); } if (n == 0) //表示连接建立 立即完成 goto done; FD_ZERO(&rset); FD_SET(sockfd, &rset); wset = rset; tval.tv_sec = nsec; tval.tv_usec = 0; if ((n = Select(sockfd + 1, &rset, &wset, NULL, nsec ? &tval : NULL)) == 0)//返回0,超时,关闭套接字 { Close(sockfd); errno = ETIMEDOUT; return (-1); } if (FD_ISSET(sockfd, &rset) || FD_ISSET(sockfd, &wset)) { len = sizeof(error); if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &len) < 0) return (-1); } else err_quit("selcet error :sockfd not set");done: //直到建立才返回 Fcntl(sockfd, F_SETFL, flags); if (error) { Close(sockfd); errno = error; return (-1); } return 0; //成功连接}

一些说明:

  其实比较简单,就是connect去连接,如果能够连上就连接即可,如果没有连上就让select当作一般数据去处理即可!对于连接,select有两种情况,成功就是可写,失败即可读又可写。那么问题来了?

  如何去判断成功还是失败呐?emmmm,所谓的失败就是发生了错误,那么我们直接检测是否有错误即可 。使用getsockopt函数 。

<1> getsockopt函数说明:获取某个套接字关联的选项

int getsockopt(int socket, int level, int option_name, void *restrict option_value, socklen_t *restrict option_len);

    getcoksoptsetsockopt都只用于套接字

    level指定系统中解释选项的代码或为通用套接字代码,或为特定于某个协议的代码 。

    option_value将已获取的选项当前值,存放在*option_value中,option_len*option_value的大小 。

    option_name代表选项 。

返回值:

RETURN VALUE Upon successful completion, getsockopt() shall return 0; otherwise, −1 shall be returned and errno set to indicate the error.

    Berkeley系统中:在*option_value中返回待处理错误,函数返回 0Solaris系统中:将errno置为待处理错误,函数返回 -1

所以在我们的代码中,我们将这两种情况都进行处理 。

<2>测试:

int main(int argc, char **argv){ int sockfd, n; char recvline[MAXLINE + 1] = {0}; struct sockaddr_in servaddr; if (argc != 2) err_quit("usage: a.out <IPaddress>"); if ((sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) err_sys("Socket error"); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(13); /* daytime server */ if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0) err_quit("inet_pton error for %s", argv[1]); if (Connect_nonblock(sockfd, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr), 10) < 0) err_sys("connect error"); while ((n = recv(sockfd, recvline, MAXLINE, 0)) > 0) { recvline[n] = 0; /* null terminate */ printf("recvline == %s", recvline); } if (n < 0) err_sys("read error"); return 0;}

(2)非阻塞Connect : Web 客户程序

  先获取一个主页,然后并行多个连接获取主页的其他网络资源。很显然,这样子的并行连接序列要比串行获取资源来的快。

    结构体设计

#define MAXFILES 20#define SERV "80"struct file{ char *f_name; //资源路径 char *f_host; //主机 int f_fd;//套接字 int f_flags; //当前状态,有四种值,分别是 { 0, F_CONNECTING, F_READING, F_DONE }}file[MAXFILES];

    大致思路:

// 假设我们下载 10 资源初始化 struct file files[10];先成功建立第一个连接(获取主页)while(xxx) { 使用非阻塞I/O, 同时建立多个连接,每一个 f_flags = F_CONNECTING. select 监听套接字 for (f in files) { // 遍历所有文件 if (f.f_flags == F_CONNECTING) { // 检查连接是否成功或失败。使用我们上面用到的知识,主要是 getsockopt 函数 如果连接成功,则发起 GET 请求,同时 f_flags = F_READING. 如果连接失败,f_flags = F_DONE; } else if (f.f_flags == F_READING) { // 下载资源 nr = read(f.f_fd, buf); if (nr == 0) { 对端关闭, f.f_flags = F_DONE; } } }}

web.h文件

#ifndef _WEB_H#define _WEB_H#include "../myhead.h"#define MAXFILES 20#define SERV "80"struct file{ char *f_name; char *f_host; int f_fd; int f_flags;}file[MAXFILES];#define F_CONNECTING 1#define F_READING 2#define F_DONE 4#define GET_CMD "GET %s HTTP/1.0"int nconn, nfiles, nlefttoconn, nlefttoread, maxfd;fd_set rset, wset;/*nconn:当前打开的连接数,不超过第一个命令行参数nlefttoread:待读取的文件数量nlefttoconn:尚未连接的文件数nfiles:文件数量*/#endif

web.c文件

#include "web.h"struct addrinfo *Host_serv(const char *host, const char *serv, int family, int socktype);void home_pages(const char *host, const char *fname);void start_connect(struct file *fptr); //非阻塞连接;void write_get_cmd(struct file *fptr);int Tcp_connect(const char *host, const char *serv){ int sockfd, n; struct addrinfo hints, *res, *ressave; bzero(&hints, sizeof(struct addrinfo)); hints.ai_family = AF_UNSPEC; hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; if ((n = getaddrinfo(host, serv, &hints, &res)) != 0) err_quit("tcp_connect error for %s ,%s,%s : %s", host, serv, gai_strerror(n)); ressave = res; do { sockfd = Socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol); if (sockfd < 0) continue; if (connect(sockfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen) == 0) break; Close(sockfd); } while ((res = res->ai_next) != NULL); if (res == NULL) err_sys("tcp_coonnect error for %s,%s", host, serv); freeaddrinfo(ressave); return (sockfd);}struct addrinfo *Host_serv(const char *host, const char *serv, int family, int socktype){ int n; struct addrinfo hints, *res; bzero(&hints, sizeof(struct addrinfo)); hints.ai_flags = AI_CANONNAME; hints.ai_family = family; hints.ai_socktype = socktype; if ((n = getaddrinfo(host, serv, &hints, &res)) != 0) err_quit("host_serv error for %s, %s: %s", (host == NULL) ? "(no hostname)" : host, (serv == NULL) ? "(no service name)" : serv, gai_strerror(n)); return (res);}void home_pages(const char *host, const char *fname){ int fd, n; char line[MAXLINE] = {0}; fd = Tcp_connect(host, SERV); n = snprintf(line, sizeof(line), GET_CMD, fname); Sendlen(fd, line, n, 0); for (;;) { if ((n = Recvlen(fd, line, MAXLINE, 0)) == 0) break; //serv closed fprintf(stderr, "recv %d bytes from server ", n); } fprintf(stderr, "end-of-home-pages"); Close(fd);}void start_connect(struct file *fptr) //非阻塞连接{ int fd, flags, n; struct addrinfo *ai; ai = Host_serv(fptr->f_host, SERV, 0, SOCK_STREAM); fd = Socket(ai->ai_family, ai->ai_socktype, ai->ai_protocol); fptr->f_fd = fd; fprintf(stderr, "start_connect for %s ,fd %d ", fptr->f_name, fd); flags = Fcntl(fd, F_GETFL, 0); Fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK); if ((n = connect(fd, ai->ai_addr, ai->ai_addrlen)) < 0) { if (errno != EINPROGRESS) // EINPROGRESS套接字为非阻塞套接字,且连接请求没有立即完成 err_sys("nonblocking connect error ", __LINE__); fptr->f_flags = F_CONNECTING; FD_SET(fd, &rset); FD_SET(fd, &wset); if (fd > maxfd) maxfd = fd; } else if (n >= 0) { /* connect is already done */ write_get_cmd(fptr); }}void write_get_cmd(struct file *fptr){ int n; char line[MAXLINE]; n = snprintf(line, sizeof(line), GET_CMD, fptr->f_name); Writen(fptr->f_fd, line, n); fprintf(stderr, "send %d bytes for %s ", n, fptr->f_name); fptr->f_flags = F_READING; /* clears F_CONNECTING */ FD_SET(fptr->f_fd, &rset); /* will read server"s reply */ if (fptr->f_fd > maxfd) maxfd = fptr->f_fd;}int main(int argc, char **argv){ int i, fd, n, maxconn, flags, error; char buf[MAXLINE] = {0}; fd_set rs, ws; if (argc < 5) { fprintf(stderr, "use :web conns hostname homepages files....."); return 0; } maxconn = atoi(argv[1]); nfiles = min(argc - 4, MAXFILES); for (i = 0; i < nfiles; i++) { file[i].f_name = argv[i + 4]; file[i].f_host = argv[2]; file[i].f_flags = 0; } fprintf(stderr, "nfiles == %d ", nfiles); home_pages(argv[2], argv[3]); //建立第一个连接 FD_ZERO(&rset); FD_ZERO(&wset); maxfd = -1; nlefttoread = nlefttoconn = nfiles; nconn = 0; /*nconn :当前打开的连接数,不超过第一个命令行参数nlefttoread:待读取的文件数量nlefttoconn:尚未连接的文件数nfiles:文件数量*/ while (nlefttoread > 0) { while (nconn < maxconn && nlefttoconn > 0) { /* 4find a file to read */ for (i = 0; i < nfiles; i++) if (file[i].f_flags == 0) break; if (i == nfiles) err_quit("nlefttoconn = %d but nothing found", nlefttoconn); start_connect(&file[i]); nconn++; nlefttoconn--; } rs = rset; ws = wset; n = Select(maxfd + 1, &rs, &ws, NULL, NULL); for (i = 0; i < nfiles; i++) { flags = file[i].f_flags; if (flags == 0 || flags & F_DONE) continue; fd = file[i].f_fd; if (flags & F_CONNECTING && (FD_ISSET(fd, &rs) || FD_ISSET(fd, &ws))) { n = sizeof(error); if (getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &n) < 0 || error != 0) { err_ret("nonblocking connect failed for %s", file[i].f_name); file[i].f_flags = F_DONE; } /* 4connection established */ fprintf(stderr, "connection established for %s", file[i].f_name); FD_CLR(fd, &wset); /* no more writeability test */ write_get_cmd(&file[i]); /* write() the GET command */ } else if (flags & F_READING && FD_ISSET(fd, &rs)) { if ((n = read(fd, buf, sizeof(buf))) == 0) { fprintf(stderr, "end-of-file on %s", file[i].f_name); Close(fd); file[i].f_flags = F_DONE; /* clears F_READING */ FD_CLR(fd, &rset); nconn--; nlefttoread--; } else { fprintf(stderr, "read %d bytes from %s", n, file[i].f_name); } } } } exit(0);}

测试:

这是最大并行连接数是3时的情况:

附录:

1. connect函数说明(总结unp connect 即可 )

    connect 激发TCP的三路握手过程,而且仅在连接建立成功或者出错后才会返回。

    在一个非阻塞的套接字上调用 connect 时,connect将立即返回一个EINPROGRESS错误,不过三路握手会继续进行。然后我们通过select去检测该连接成功或者失败。

    如果connect连接失败,则该套接字不能再用,必须关闭! 不能对这样的套接字再次调用connect

讨论:

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