Linux下非阻塞套接字编程实现-猿码集

1. 简介

非阻塞套接字编程是在Linux操作系统下进行网络编程的一种方式。与传统的阻塞套接字编程不同，非阻塞套接字编程可以实现并行处理多个网络连接，提高系统的响应速度。本文将介绍在Linux下使用非阻塞套接字编程实现网络通信的方法和技巧。

2. 创建非阻塞套接字

要创建一个非阻塞套接字，我们需要通过设置套接字的文件描述符为非阻塞模式。

2.1 设置套接字为非阻塞模式


int setNonBlocking(int sock) {
    int flags = fcntl(sock, F_GETFL, 0);
    if (flags == -1) {
        perror("fcntl");
        return -1;
    }
    flags |= O_NONBLOCK;
    if (fcntl(sock, F_SETFL, flags) == -1) {
        perror("fcntl");
        return -1;
    }
    return 0;
}

上述代码中，我们使用fcntl函数获取套接字的文件描述符状态，并通过按位或操作符将其设置为非阻塞模式。然后，再次使用fcntl函数将新的状态设置回套接字的文件描述符中。

调用上述函数将套接字设置为非阻塞模式后，我们就可以使用该套接字进行非阻塞通信了。

2.2 创建套接字并绑定地址


int createSocket() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock == -1) {
        perror("socket");
        return -1;
    }
    
    // 设置套接字地址可重复利用
    int reuse = 1;
    if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1) {
        perror("setsockopt");
        return -1;
    }
    
    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(PORT);
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    
    if (bind(sock, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
        perror("bind");
        return -1;
    }
    
    return sock;
}

上述代码中，我们通过socket函数创建了一个套接字，并将其绑定到指定的地址和端口上。然后，我们使用setsockopt函数将套接字的地址设置为可重用，以便在快速重启时能够立即绑定到同一地址。

3. 非阻塞套接字编程实现

在创建并设置非阻塞套接字后，我们可以使用一些特殊的技巧来实现非阻塞套接字编程。

3.1 非阻塞读取


int nonBlockingRead(int sock, char* buffer, int length) {
    int totalRead = 0;
    while (totalRead < length) {
        int bytesRead = read(sock, buffer + totalRead, length - totalRead);
        if (bytesRead == -1) {
            if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
                // 没有数据可读，跳出循环
                break;
            } else {
                perror("read");
                return -1;
            }
        } else if (bytesRead == 0) {
            // 对方关闭连接
            break;
        } else {
            totalRead += bytesRead;
        }
    }
    return totalRead;
}

上述代码中，我们使用read函数逐个读取套接字中的数据，直到读取到指定长度的数据或者套接字中没有数据可读取。如果read函数返回-1且errno为EAGAIN或EWOULDBLOCK，则说明套接字中没有数据可读取，我们可以跳出循环。

3.2 非阻塞发送


int nonBlockingWrite(int sock, const char* buffer, int length) {
    int totalWritten = 0;
    while (totalWritten < length) {
        int bytesWritten = write(sock, buffer + totalWritten, length - totalWritten);
        if (bytesWritten == -1) {
            if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
                // 数据无法立即发送，跳出循环
                break;
            } else {
                perror("write");
                return -1;
            }
        } else {
            totalWritten += bytesWritten;
        }
    }
    return totalWritten;
}

上述代码中，我们使用write函数逐个发送数据到套接字，直到发送完指定长度的数据或者数据无法立即发送。如果write函数返回-1且errno为EAGAIN或EWOULDBLOCK，则说明数据无法立即发送，我们可以跳出循环。

4. 总结

使用非阻塞套接字编程可以实现并行处理多个网络连接，提高系统的响应速度。通过设置套接字的文件描述符为非阻塞模式，我们可以使用一些特殊的技巧来实现非阻塞套接字编程，如非阻塞读取和非阻塞发送。在实际的网络编程中，非阻塞套接字编程是一种非常有用的方式。

4.1 非阻塞套接字编程的优势

非阻塞套接字编程有以下几个优势：

能够处理多个连接，提高系统的吞吐量；

可以实现并行处理，提高系统的响应速度；

避免了阻塞造成的系统资源浪费。

4.2 非阻塞套接字编程的局限性

非阻塞套接字编程也有一些局限性：

需要编写更复杂的代码，处理数据的读取和发送；

可能会造成系统负载过高，导致性能下降；

需要处理特殊情况，如数据无法立即发送的情况。

在实际应用中，我们需要根据具体的需求和系统的特点，选择合适的网络编程方式，包括阻塞套接字编程和非阻塞套接字编程。

Linux下非阻塞套接字编程实现