socket超时设置详解(connect/read/write)

一.基本概念 (摘自：《unix网络编程》卷1 14.2 套接字超时)
在涉及套接字的I/O操作上设置超时的方法有以下三种
(1)调用 alarm ，它在指定超时期满时产生 SIGALARM 。这个方法涉及信号处理，而信号处理在不同的实现上存在差异，而且可能干扰进程中现有的 alarm 调用。
(2)在 select 中阻塞等待I/O（ select 有内置的时间限制），以此替代直接阻塞在 read 或 write 调用上。
(3)使用 SO_RECVTIMEO 和 SO_SNDTIMEO 套接字选项
上述三个技术都适用于输入输出操作（例如 read 、 write 及其诸如 recvfrom 、 sendto 之类的变体），不过我们依然期待可用于 connect 的技术，因为TCP内置的 connect 超时相当长（典型值为75秒钟）。 select可用来在connect上设置超时的先决条件是相应的套接字是处于非阻塞模式，而那两个套接字选项对connect并不适用 。我们还指出，前两个技术适用于任何描述符，而第三个技术仅仅适用于套接字描述符。

注：阻塞模式下，当服务器连接不上时，通过命令 “netstat -tlnap|grep SENT" 可以看到客户端会处于SYN_SENT状态，直到connect超时

二.非阻塞模式socket
1. connect 不需要考虑超时问题，立即返回一个错误 EINPROGRESS ，可通过 检测fd 是否可用判断连接是否建立完成
2. read 不需要考虑超时问题，立即返回
3. write 不需要考虑超时问题，立即返回


三.阻塞模式socket
1. connect 需要考虑超时问题，否则当连接IP不可达的情况下，需要等待很长一段时间(默认时长)
2. read 需要考虑超时问题，可通过 setsockopt 设置 SO_RECVTIMEO 选项
3. write 需要考虑超时问题，可通过 setsockopt 设置 SO_SNDTIMEO 选项

四.带超时的connect，适用于阻塞模式与非阻塞模式socket（本质上是非阻塞connect）

附上测试代码，可通过更改main中的IP和端口进行测试，读懂这段代码需要了解select与getsockopt函数

-----  g++ connect_nonb.cpp -----

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 int connect_nonb(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen, int nsec)
 {
     int flags, n, error;
     socklen_t len;
     fd_set rset, wset;
     struct timeval tval;

     /* 调用fcntl把套接字设置为非阻塞 */
     flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
     fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

     /* 发起非阻塞connect。期望的错误是EINPROGRESS，表示连接建立已经启动但是尚未完成  */
     error = 0;
     if ( (n = connect(sockfd, addr, addrlen)) < 0)
         if (errno != EINPROGRESS)
             return(-1);

     /* 如果非阻塞connect返回0，那么连接已经建立。当服务器处于客户端所在主机时这种情况可能发生 */
     if (n == 0)
         goto done; /* connect completed immediately */

     /* 调用select等待套接字变为可读或可写，如果select返回0，那么表示超时 */
     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) {
         close(sockfd); /* timeout */
         errno = ETIMEDOUT;
         return(-1);
     }

     /* 检查可读或可写条件，调用getsockopt取得套接字的待处理错误，如果建立成功，该值将为0 */
     if (FD_ISSET(sockfd, &rset) || FD_ISSET(sockfd, &wset)) {
         len = sizeof(error);
         if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &len) < 0)
             return(-1); /* Solaris pending error */
     } else {
         perror("select error: sockfd not set");
         exit(1);
     }

     /* 恢复套接字的文件状态标志并返回 */
 done:
     fcntl(sockfd, F_SETFL, flags); /* restore file status flags */
     if (error) {
         close(sockfd); /* just in case */
         errno = error;
         return(-1);
     }
     return(0);
 }

 int main()
 {
     // socket
     struct sockaddr_in servaddr;
     short port = 9999;
     int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
     servaddr.sin_family = AF_INET;
     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("113.107.231.211");
     servaddr.sin_port = htons(port);
     int timeout = 3;

     if (connect_nonb(sockfd, (sockaddr *) &servaddr, sizeof(sockaddr_in), 2) < 0) {
         perror("connect fail: ");
         return(-1);
     }
     printf("connect success!\n");

     return 0;
 }

参考：《unix网络编程》卷1

End;