socket阻塞和非阻塞模式

本文讨论Linux下的socket套接字

一、同步、异步阻塞和非阻塞

  1. 同步：主动请求并等待IO操作完成的方式
  2. 异步：主动请求数据后，可以去处理其它任务，随后等待IO操作完毕的通知
  3. 阻塞：线程持续等待资源中数据准备完成，直到返回响应结果
  4. 非阻塞：线程直接返回结果，不会持续等待资源准备数据结束后才响应结果

总结：

  • 同步与异步是指IO操作，同步是线程等待IO的完成，异步是IO完成时线程会收到通知
  • 阻塞与非阻塞是指线程，阻塞可能发生在IO期间，也可能发生在IO之前

例如，对于一个简单的服务器程序（socket、bind、listen、accept），我们通常会说程序会阻塞在accept()处，而accept()函数的操作是同步的

二、什么是socket阻塞/非阻塞模式?

1） 建立连接 connect

  • 阻塞方式下，connect首先发送SYN请求到服务器，当客户端收到服务器返回的SYN的确认时，则connect返回，否则的话一直阻塞。
  • 非阻塞方式，connect将启用TCP协议的三次握手，但是connect函数并不等待连接建立好才返回，而是立即返回，返回的错误码为EINPROGRESS,表示正在进行某种过程。

2）接收连接 accept

  • 阻塞模式下调用accept()函数，没有新连接时，进程会进入睡眠状态，直到有可用的连接，才返回。
  • 非阻塞模式下调用accept()函数立即返回，有连接返回客户端套接字描述符。没有新连接时，将返回EWOULDBLOCK错误码，表示本来应该阻塞。

3）读写操作 read/write

  • 当读写缓冲区被填满后，阻塞模式下程序会阻塞在read/write，而非阻塞模式时read/write会直接返回错误码

三、如何设置socket阻塞/非阻塞模式?

  • socket()函数创建的socket默认是阻塞的
  • socket()函数原型：
int socket(int domain, int type, int protocol);

/*1.domain：协议域，又称协议族，它决定了socket的地址类型
* 2.type：指定socket类型，它与protocol对应
* 3.protocol：指定传输协议，如IPPROTO_TCP指定传输协议为TCP，IPPTOTO_UDP指定传输协议为UDP,当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议
*/
  • 将socket设置为非阻塞模式有两种办法:
  1. 在创建socket时，指定创建的socket为非阻塞（type参数中设置SOCK_NONBLOCK标志）
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK, IPPROTO_TCP);
  1. 使用fcntl()和ioctl()函数设置socket为非阻塞模式
fcntl(sockfd, F_SETFL, fcntl(sockfd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK);  
   
ioctl(sockfd, FIONBIO, 1);  //1:非阻塞 0:阻塞