linux编程中的超时设置
http://blog.csdn.net/simba888888/article/details/9073963
http://blog.chinaunix.net/xmlrpc.php?r=blog/article&uid=29075379&id=3895865
一、使用alarm 函数设置超时
C++ Code
void handler( int sig)
{
}
signal(SIGALRM, handler);
alarm( 5 );
int ret = read(fd, buf, sizeof (buf));
if (ret == - 1 && errno == EINTR)
errno = ETIMEOUT;
else if (ret >= 0 )
alarm( 0 );
……………..
程序大概框架如上所示，如果read在5s内被SIGALRM信号中断而返回，则表示超时，否则未超时已读取到数据，取消闹钟。但这种方法不常用，因为有时可能在其他地方使用了alarm会造成混乱。
二、使用套接字选项SO_SNDTIMEO、SO_RCVTIMEO
C++ Code
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, 5 );
int ret = read(sock, buf, sizeof (buf));
if (ret == - 1 && errno == EWOULDBLOCK)
errno = ETIMEOUT;
……….
即使用setsockopt 函数进行设置，但这种方法可移植性比较差，不是每种系统实现都有这些选项。
三、使用select 实现超时
下面程序包含read_timeout、write_timeout、accept_timeout、connect_timeout 四个函数封装
C++ Code
/***************************************************************
File Name: sysutil.c
Author: Simba
Mail: [email protected]
Created Time: Sat 02 Mar 2013 10:53:06 PM CST
**************************************************************/
include “sysutil.h”
/* read_timeout - 读超时检测函数，不含读操作
* fd:文件描述符
* wait_seconds:等待超时秒数， 如果为0表示不检测超时；
* 成功（未超时）返回0，失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
*/
int read_timeout( int fd, unsigned int wait_seconds)
{
int ret = 0 ;
if (wait_seconds > 0 )
{
fd_set read_fdset;
struct timeval timeout;
FD_ZERO(&read_fdset);
FD_SET(fd, &read_fdset);
timeout.tv_sec = wait_seconds;
timeout.tv_usec = 0 ;
do
{
ret = select(fd + 1 , &read_fdset, NULL , NULL , &timeout); //select会阻塞直到检测到事件或者超时
// 如果select检测到可读事件发送，则此时调用read不会阻塞
}
while (ret < 0 && errno == EINTR);
if (ret == 0 )
{
ret = - 1 ;
errno = ETIMEDOUT;
}
else if (ret == 1 )
return 0 ;
}
return ret;
}
/* write_timeout - 写超时检测函数，不含写操作
* fd:文件描述符
* wait_seconds:等待超时秒数， 如果为0表示不检测超时；
* 成功（未超时）返回0，失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
*/
int write_timeout( int fd, unsigned int wait_seconds)
{
int ret = 0 ;
if (wait_seconds > 0 )
{
fd_set write_fdset;
struct timeval timeout;
FD_ZERO(&write_fdset);
FD_SET(fd, &write_fdset);
timeout.tv_sec = wait_seconds;
timeout.tv_usec = 0 ;
do
{
ret = select(fd + 1 , NULL , &write_fdset, NULL , &timeout);
}
while (ret < 0 && errno == EINTR);
if (ret == 0 )
{
ret = - 1 ;
errno = ETIMEDOUT;
}
else if (ret == 1 )
return 0 ;
}
return ret;
}
/* accept_timeout - 带超时的accept
* fd: 套接字
* addr: 输出参数，返回对方地址
* wait_seconds: 等待超时秒数，如果为0表示正常模式
* 成功（未超时）返回已连接套接字，失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
*/
int accept_timeout( int fd, struct sockaddr_in *addr, unsigned int wait_seconds)
{
int ret;
socklen_t addrlen = sizeof ( struct sockaddr_in);
if (wait_seconds > 0 )
{
fd_set accept_fdset;
struct timeval timeout;
FD_ZERO(&accept_fdset);
FD_SET(fd, &accept_fdset);
timeout.tv_sec = wait_seconds;
timeout.tv_usec = 0 ;
do
{
ret = select(fd + 1 , &accept_fdset, NULL , NULL , &timeout);
}
while (ret < 0 && errno == EINTR);
if (ret == - 1 )
return - 1 ;
else if (ret == 0 )
{
errno = ETIMEDOUT;
return - 1 ;
}
}
if (addr != NULL )
ret = accept(fd, ( struct sockaddr *)addr, &addrlen);
else
ret = accept(fd, NULL , NULL );
if (ret == - 1 )
ERR_EXIT( "accpet error" );
return ret;
}
/* activate_nonblock - 设置IO为非阻塞模式
* fd: 文件描述符
*/
void activate_nonblock( int fd)
{
int ret;
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
if (flags == - 1 )
ERR_EXIT( “fcntl error” );
flags |= O_NONBLOCK;
ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);
if (ret == - 1 )
ERR_EXIT( "fcntl error" );
}
/* deactivate_nonblock - 设置IO为阻塞模式
* fd: 文件描述符
*/
void deactivate_nonblock( int fd)
{
int ret;
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
if (flags == - 1 )
ERR_EXIT( “fcntl error” );
flags &= ~O_NONBLOCK;
ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);
if (ret == - 1 )
ERR_EXIT( "fcntl error" );
}
/* connect_timeout - 带超时的connect
* fd: 套接字
* addr: 输出参数，返回对方地址
* wait_seconds: 等待超时秒数，如果为0表示正常模式
* 成功（未超时）返回0，失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
*/
int connect_timeout( int fd, struct sockaddr_in *addr, unsigned int wait_seconds)
{
int ret;
socklen_t addrlen = sizeof ( struct sockaddr_in);
if (wait_seconds > 0 )
activate_nonblock(fd);
ret = connect(fd, ( struct sockaddr *)addr, addrlen);
if (ret < 0 && errno == EINPROGRESS)
{
fd_set connect_fdset;
struct timeval timeout;
FD_ZERO(&connect_fdset);
FD_SET(fd, &connect_fdset);
timeout.tv_sec = wait_seconds;
timeout.tv_usec = 0 ;
do
{
/* 一旦连接建立，套接字就可写 */
ret = select(fd + 1 , NULL , &connect_fdset, NULL , &timeout);
}
while (ret < 0 && errno == EINTR);
if (ret == 0 )
{
errno = ETIMEDOUT;
return - 1 ;
}
else if (ret < 0 )
return - 1 ;
else if (ret == 1 )
{
/* ret返回为1，可能有两种情况，一种是连接建立成功，一种是套接字产生错误
* 此时错误信息不会保存至errno变量中（select没出错）,因此，需要调用
* getsockopt来获取 */
int err;
socklen_t socklen = sizeof (err);
int sockoptret = getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &socklen);
if (sockoptret == - 1 )
return - 1 ;
if (err == 0 )
ret = 0 ;
else
{
errno = err;
ret = - 1 ;
}
}
}
if (wait_seconds > 0 )
deactivate_nonblock(fd);
return ret;
}
下面来解析一下这些函数的封装：
1、read_timeout ：如注释所写，这只是读超时检测函数，并不包含读操作，如果从此函数成功返回，则此时调用read将不再阻塞，测试代码可以这样写：
C++ Code
int ret;
ret = read_timeout(fd, 5 );
if (ret == 0 )
read(fd, buf, sizeof (buf));
else if (ret == - 1 && errno == ETIMEOUT)
printf( “timeout…\n” );
else
ERR_EXIT( “read_timeout” );
如果 read_timeout(fd, 0); 则表示不检测超时，函数直接返回为0，此时再调用read 将会阻塞。
当wait_seconds 参数大于0，则进入if 括号执行，将超时时间设置为select函数的超时时间结构体，select会阻塞直到检测到事件发生或者超时。如果select返回-1且errno 为EINTR，说明是被信号中断，需要重启select；如果select返回0表示超时；如果select返回1表示检测到可读事件；否则select返回-1 表示出错。
2、write_timeout ：此函数跟read_timeout 函数类似，只是select 关心的是可写事件，不再赘述。
3、accept_timeout ：此函数是带超时的accept 函数，如果能从if (wait_seconds > 0) 括号执行后向下执行，说明select 返回为1，检测到已连接队列不为空，此时再调用accept 不再阻塞，当然如果wait_seconds == 0 则像正常模式一样，accept 阻塞等待，注意，accept 返回的是已连接套接字。
4、connect_timeout ：在调用connect前需要使用fcntl 函数将套接字标志设置为非阻塞，如果网络环境很好，则connect立即返回0，不进入if 大括号执行；如果网络环境拥塞，则connect返回-1且errno == EINPROGRESS，表示正在处理。此后调用select与前面3个函数类似，但这里关注的是可写事件，因为一旦连接建立，套接字就可写。还需要注意的是当select 返回1，可能有两种情况，一种是连接成功，一种是套接字产生错误，由 这里 可知，这两种情况都会产生可写事件，所以需要使用getsockopt来获取一下。退出之前还需重新将套接字设置为阻塞。
我们可以写个小程序测试一下connect_timeout 函数，客户端程序如下：
C++ Code
include “sysutil.h”
int main( void )
{
int sock;
if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0 )
ERR_EXIT( “socket” );
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0 , sizeof (servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons( 5188 );
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr( "127.0.0.1" );
int ret = connect_timeout(sock, &servaddr, 5 );
if (ret == - 1 && errno == ETIMEDOUT)
{
printf( "timeout...\n" );
return 1 ;
}
else if (ret == - 1 )
ERR_EXIT( "connect_timeout" );
struct sockaddr_in localaddr;
socklen_t addrlen = sizeof (localaddr);
if (getsockname(sock, ( struct sockaddr *)&localaddr, &addrlen) < 0 )
ERR_EXIT( "getsockname" );
printf( "ip=%s port=%d\n" , inet_ntoa(localaddr.sin_addr), ntohs(localaddr.sin_port));
return 0 ;
}
因为是在本机上测试，所以不会出现超时的情况，但出错的情况还是可以看到的，比如不要启动服务器端程序，而直接启动客户端程序，输出如下：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./echocli_timeout
connect_timeout: Connection refused
很明显是connect_timeout 函数返回了-1，我们也可以推算出connect_timeout 函数中，select返回1，但却是套接字发生错误的情况，errno = ECONNREFUSED，所以打印出Connection refused。
四、利用alarm实现，直接上例子
void u_alarm_handler()
{
inet_socket_fd = -1;
fprintf(stderr, “server not connect err\n”);
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sock_fd < 0){
perror(“sock”);
return -1;
}
memset(&addr_serv,0,sizeof(addr_serv));
addr_serv.sin_family = AF_INET;
addr_serv.sin_port = htons(port);
addr_serv.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
sigset(SIGALRM, u_alarm_handler);
alarm(TIME_OUT_TIME);
if(connect(sock_fd,(struct sockaddr *)&addr_serv, sizeof(struct sockaddr_in)) < 0){
perror(“connect”);
//printf(“connect (%d)\n”,errno);
//return -1;
inet_socket_fd = -1;
}
alarm(0);
inet_socket_fd = sock_fd;
sigrelse(SIGALRM);