Linux下connect超时处理

来源：互联网发布：mysql数据库连接编辑：程序博客网时间：2024/06/12 21:16

Linux下connect超时处理

原文链接：http://www.cnblogs.com/Anker/p/6413642.html

1、前言

　　最近在写一个测试工具，要求快速的高效率的扫描出各个服务器开放了哪些端口。当时想了一下，ping只能检测ip，判断服务器的网络是连通的，而不能判断是否开放了端口。我们知道端口属于网络的传输层，因此需要用ip和端口来探测，这个时候就可以用connect来探测一下，针对TCP协议，connect函数要进行TCP三次握手，如果connect成功，则说明服务器开放了某个端口，如果connect失败，则说明服务器没有开放某个端口。而connect失败是通过超时来控制的，在规定的时间内，connect会发起多次连接，一直执行到超时，才返回错误。默认情况下，connect是阻塞的，而且默认的超时时间为75s，正常情况下，检测网络的连通性都是毫秒级，如果要判断10万台服务器的，用阻塞的默认的connect去做，效率非常低下。因此采用非阻塞的connect，而且需要自定义超时间（我自定义超时时间为5s）。

2、非阻塞connect

　　对于阻塞式套接字，调用connect函数将激发TCP的三次握手过程，而且仅在连接建立成功或者出错时才返回；对于非阻塞式套接字，如果调用connect函数会之间返回-1（表示出错），且错误为EINPROGRESS，表示连接建立，建立启动但是尚未完成；如果返回0，则表示连接已经建立，这通常是在服务器和客户在同一台主机上时发生。

　　select是一种IO多路复用机制，它允许进程指示内核等待多个事件的任何一个发生，并且在有一个或者多个事件发生或者经历一段指定的时间后才唤醒它。connect本身并不具有设置超时功能，如果想对套接字的IO操作设置超时，可使用select函数。

　　对于select和非阻塞connect，注意两点：[1] 当连接成功建立时，描述符变成可写； [2] 当连接建立遇到错误时，描述符变为即可读，也可写，遇到这种情况，可调用getsockopt函数。

3、实现步骤

（1）创建socket，并利用fcntl将其设置为非阻塞

（2）调用connect函数，如果返回0，则连接建立；如果返回-1，检查errno ，如果值为 EINPROGRESS，则连接正在建立。

（3）为了控制连接建立时间，将该socket描述符加入到select的可读可写集合中，采用select函数设定超时。

（4）如果规定时间内成功建立，则描述符变为可写；否则，采用getsockopt函数捕获错误信息

（5）恢复套接字的文件状态并返回。

测试代码如下所示：

  1 #include <stdio.h>  2 #include <stdlib.h>  3 #include <string.h>  4 #include <unistd.h>  5 #include <sys/types.h>          /* See NOTES */  6 #include <sys/socket.h>  7 #include <netinet/in.h>  8 #include <fcntl.h>  9 #include <errno.h> 10  11 int main(int argc, char **argv) 12 { 13     if (argc < 3) { 14         printf("please input ip and port, for example ./main 120.12.34.56 80.\n"); 15         return -1; 16     } 17  18      19     char *ipaddr = argv[1]; 20     unsigned int port = atoi(argv[2]); 21  22     int fd = 0; 23     struct sockaddr_in  addr; 24     fd_set fdr, fdw; 25     struct timeval timeout; 26     int err = 0; 27     int errlen = sizeof(err); 28  29     fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); 30     if (fd < 0) { 31         fprintf(stderr, "create socket failed,error:%s.\n", strerror(errno)); 32         return -1; 33     } 34  35     bzero(&addr, sizeof(addr)); 36     addr.sin_family = AF_INET; 37     addr.sin_port = htons(port); 38     inet_pton(AF_INET, ipaddr, &addr.sin_addr); 39  40     /*设置套接字为非阻塞*/ 41     int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0); 42     if (flags < 0) { 43         fprintf(stderr, "Get flags error:%s\n", strerror(errno)); 44         close(fd); 45         return -1; 46     } 47     flags |= O_NONBLOCK; 48     if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) { 49         fprintf(stderr, "Set flags error:%s\n", strerror(errno)); 50         close(fd); 51         return -1; 52     } 53  54     /*阻塞情况下linux系统默认超时时间为75s*/ 55     int rc = connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)); 56     if (rc != 0) { 57         if (errno == EINPROGRESS) { 58             printf("Doing connection.\n"); 59             /*正在处理连接*/ 60             FD_ZERO(&fdr); 61             FD_ZERO(&fdw); 62             FD_SET(fd, &fdr); 63             FD_SET(fd, &fdw); 64             timeout.tv_sec = 10; 65             timeout.tv_usec = 0; 66             rc = select(fd + 1, &fdr, &fdw, NULL, &timeout); 67             printf("rc is: %d\n", rc); 68             /*select调用失败*/ 69             if (rc < 0) { 70                 fprintf(stderr, "connect error:%s\n", strerror(errno)); 71                 close(fd); 72                 return -1; 73             } 74              75             /*连接超时*/ 76             if (rc == 0) { 77                 fprintf(stderr, "Connect timeout.\n"); 78                 close(fd); 79                 return -1; 80             } 81             /*[1] 当连接成功建立时，描述符变成可写,rc=1*/ 82             if (rc == 1 && FD_ISSET(fd, &fdw)) { 83                 printf("Connect success\n"); 84                 close(fd); 85                 return 0; 86             } 87             /*[2] 当连接建立遇到错误时，描述符变为即可读，也可写，rc=2 遇到这种情况，可调用getsockopt函数*/ 88             if (rc == 2) { 89                 if (getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &errlen) == -1) { 90                     fprintf(stderr, "getsockopt(SO_ERROR): %s", strerror(errno)); 91                     close(fd); 92                     return -1; 93  94                 } 95  96                 if (err) { 97                     errno = err; 98                     fprintf(stderr, "connect error:%s\n", strerror(errno)); 99                     close(fd);100                     return -1;101 102                 }103             }104 105         } 106         fprintf(stderr, "connect failed, error:%s.\n", strerror(errno));107         return -1;108     } 109     return 0;110 }

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附：Select函数解释

int select(
__in int nfds,//本参数忽略，仅起到兼容作用
__in_out fd_set* readfds,//指向一组等待可读性检查的套接口，可为NULL
__in_out fd_set* writefds,//指向一组等待可写性检查的套接口，可为NULL
__in_out fd_set* exceptfds,//指向一组等待错误检查的套接口，可为NULL
__in const struct timeval* timeout//select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL
);

本函数用于确定一个或多个套接口的状态。对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息。用fd_set结构来表示一组等待检查的套接口

readfds参数标识等待可读性检查的套接口。如果该套接口正处于监听listen()状态，则若有连接请求到达，该套接口便被标识为可读，这样一个accept()调用保证可以无阻塞完成。对其他套接口而言，可读性意味着有排队数据供读取。或者对于SOCK_STREAM类型套接口来说，相对于该套接口的虚套接口已关闭，于是recv()或recvfrom()操作均能无阻塞完成

writefds参数标识等待可写性检查的套接口。如果一个套接口正在connect()连接（非阻塞），可写性意味着连接顺利建立。如果套接口并未处于connect()调用中，可写性意味着send()和sendto()调用将无阻塞完成。〔但并未指出这个保证在多长时间内有效，特别是在多线程环境中〕。

exceptfds参数标识等待带外数据存在性或意味错误条件检查的套接口。请注意如果设置了SO_OOBINLINE选项为假FALSE，则只能用这种方法来检查带外数据的存在与否。对于SO_STREAM类型套接口，远端造成的连接中止和KEEPALIVE错误都将被作为意味出错。如果套接口正在进行连接connect()（非阻塞方式），则连接试图的失败将会表现在exceptfds参数中。

返回值：
select()调用返回处于就绪状态并且已经包含在fd_set结构中的描述字总数；如果超时则返回0；否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。

4、参考资料

http://dongxicheng.org/network/non-block-connect-implemention/

http://www.cnblogs.com/flyxiang2010/archive/2010/12/17/1909051.html

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