非阻塞connect的作用及代碼示例

connect 函數的調用涉及到TCP連接的三次握手過程，通常阻塞的connect 函數會等待三次握手成功或失敗後返回，0成功，-1失敗。如果對方未響應，要隔6s，重發嘗試，可能要等待75s的嘗試並最終返回超時，才得知連接失敗。即使是一次嘗試成功，也會等待幾毫秒到幾秒的時間，如果此期間有其他事務要處理，則會白白浪費時間，而用非阻塞的connect 則可以做到並行，提高效率。

而通常，非阻塞的connect 函數與 select 函數配合使用：在一個TCP套接口被設置爲非阻塞之後調用connect，connect （函數本身返回-1）會立即返回EINPROGRESS或EWOULDBLOCK錯誤，表示連接操作正在進行中，但是仍未完成；同時TCP的三路握手操作繼續進行；在這之後，我們可以調用select來檢查這個鏈接是否建立成功。

若建立連接成功，select的結果中該描述符可寫；若失敗，則可寫可讀，此時可以使用getsockopt獲取錯誤信息。

正常的三次握手時序

(以下內容轉自http://blog.163.com/li_xiang1102/blog/static/60714076201110298170975/)

非阻塞connect有三種用途

• 我們可以在三路握手的同時做一些其它的處理。connect 操作要花一個往返時間完成，而且可以是在任何地方，從幾個毫秒的局域網到幾百毫秒或幾秒的廣域網，在這段時間內我們可能有一些其他的處理想要執行；
• 可以用這種技術同時建立多個連接.在Web瀏覽器中很普遍；
• 由於我們使用select 來等待連接的完成，因此我們可以給select設置一個時間限制，從而縮短connect 的超時時間。在大多數實現中，connect 的超時時間在75秒到幾分鐘之間。有時候應用程序想要一個更短的超時時間，使用非阻塞connect 就是一種方法。

非阻塞connect 聽起來雖然簡單，但是仍然有一些細節問題要處理：

• 即使套接口是非阻塞的。如果連接的服務器在同一臺主機上，那麼在調用connect 建立連接時，連接通常會立即建立成功，我們必須處理這種情況。
• 源自Berkeley的實現(和Posix.1g)有兩條與select 和非阻塞IO相關的規則：
  A. 當連接建立成功時，套接口描述符變成可寫；
  B. 當連接出錯時，套接口描述符變成既可讀又可寫。
  所以，套接字可讀並不一定是連接以建立的標誌。

處理非阻塞connect的步驟（重點）：

• 創建socket，返回套接口描述符；
• 調用fcntl 把套接口描述符設置成非阻塞；
• 調用connect 開始建立連接；
• 判斷連接是否成功建立。

判斷連接是否成功建立：

• 如果connect 返回0，表示連接成功（服務器和客戶端在同一臺機器上時就有可能發生這種情況）；
• 調用select 來等待連接建立成功完成；

如果select 返回0，則表示建立連接超時。我們返回超時錯誤給用戶，同時關閉連接，以防止三路握手操作繼續進行下去。如果select 返回大於0的值，則需要檢查套接口描述符是否可寫，如果套接口描述符可寫，則我們可以通過調用getsockopt來得到套接口上待處理的錯誤（SO_ERROR）。如果連接建立成功，這個錯誤值將是0；如果建立連接時遇到錯誤，則這個值是連接錯誤所對應的errno值（比如：ECONNREFUSED,ETIMEDOUT等）。

代碼示例

int conn_nonb(int sockfd, const struct sockaddr_in *saptr, socklen_t salen, int nsec)
{
    int flags, n, error, code;
    socklen_t len;
    fd_set wset;
    struct timeval tval;
 
    flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
    fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
 
    error = 0;
    if ((n == connect(sockfd, saptr, salen)) == 0) {
        goto done;
    } else if (n < 0 && errno != EINPROGRESS){
        return (-1);
    }
 
    /* Do whatever we want while the connect is taking place */
 
    FD_ZERO(&wset);
    FD_SET(sockfd, &wset);
    tval.tv_sec = nsec;
    tval.tv_usec = 0;
 
    if ((n = select(sockfd+1, NULL, &wset, 
                    NULL, nsec ? &tval : NULL)) == 0) {
        close(sockfd);  /* timeout */
        errno = ETIMEDOUT;
        return (-1);
    }
 
    if (FD_ISSET(sockfd, &wset)) {
        len = sizeof(error);
        code = getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &len);
        /* 如果發生錯誤，Solaris實現的getsockopt返回-1，
         * 把pending error設置給errno. Berkeley實現的
         * getsockopt返回0, pending error返回給error. 
         * 我們需要處理這兩種情況 */
        if (code < 0 || error) {
            close(sockfd);
            if (error) 
                errno = error;
            return (-1);
        }
    } else {
        fprintf(stderr, "select error: sockfd not set");
        exit(0);
    }
 
done:
    fcntl(sockfd, F_SETFL, flags);  /* restore file status flags */
    return (0);
}