一、使用alarm 函式設定超時
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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); ................. |
程式大概框架如上所示，如果read在5s內被SIGALRM訊號中斷而返回，則表示超時，否則未超時已讀取到資料，取消鬧鐘。但這種方法不常用，因為有時可能在其他地方使用了alarm會造成混亂。
二、使用套接字選項SO_SNDTIMEO、SO_RCVTIMEO
C++ Code
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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 函式進行設定，但這種方法可移植性比較差，不是每種系統實現都有這些選項。
三、使用select 實現超時
下面程式包含read_timeout、write_timeout、accept_timeout、connect_timeout 四個函式封裝
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> File Name: sysutil.c > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: Sat 02 Mar 2013 10:53:06 PM CST ************************************************************************/ #include "sysutil.h" /* read_timeout - 讀超時檢測函式，不含讀操作 * fd:檔案描述符 * wait_seconds:等待超時秒數， 如果為0表示不檢測超時； * 成功（未超時）返回0，失敗返回-1，超時返回-1並且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會阻塞直到檢測到事件或者超時 // 如果select檢測到可讀事件傳送，則此時呼叫read不會阻塞 } while (ret < 0 && errno == EINTR); if (ret == 0) { ret = - 1; errno = ETIMEDOUT; } else if (ret == 1) return 0; } return ret; } /* write_timeout - 寫超時檢測函式，不含寫操作 * fd:檔案描述符 * wait_seconds:等待超時秒數， 如果為0表示不檢測超時； * 成功（未超時）返回0，失敗返回-1，超時返回-1並且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 - 帶超時的accept * fd: 套接字 * addr: 輸出引數，返回對方地址 * wait_seconds: 等待超時秒數，如果為0表示正常模式 * 成功（未超時）返回已連線套接字，失敗返回-1，超時返回-1並且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 - 設定IO為非阻塞模式 * fd: 檔案描述符 */ 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 - 設定IO為阻塞模式 * fd: 檔案描述符 */ 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 - 帶超時的connect * fd: 套接字 * addr: 輸出引數，返回對方地址 * wait_seconds: 等待超時秒數，如果為0表示正常模式 * 成功（未超時）返回0，失敗返回-1，超時返回-1並且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 { /* 一旦連線建立，套接字就可寫 */ 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返回為1，可能有兩種情況，一種是連線建立成功，一種是套接字產生錯誤 * 此時錯誤資訊不會儲存至errno變數中（select沒出錯）,因此，需要呼叫 * getsockopt來獲取 */ 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; } |
1、read_timeout ：如註釋所寫，這只是讀超時檢測函式，並不包含讀操作，如果從此函式成功返回，則此時呼叫read將不再阻塞，測試程式碼可以這樣寫：
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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); 則表示不檢測超時，函式直接返回為0，此時再呼叫read 將會阻塞。
當wait_seconds 引數大於0，則進入if 括號執行，將超時時間設定為select函式的超時時間結構體，select會阻塞直到檢測到事件發生或者超時。如果select返回-1且errno 為EINTR，說明是被訊號中斷，需要重啟select；如果select返回0表示超時；如果select返回1表示檢測到可讀事件；否則select返回-1 表示出錯。
2、write_timeout ：此函式跟read_timeout 函式類似，只是select 關心的是可寫事件，不再贅述。
3、accept_timeout ：此函式是帶超時的accept 函式，如果能從if (wait_seconds > 0) 括號執行後向下執行，說明select 返回為1，檢測到已連線佇列不為空，此時再呼叫accept 不再阻塞，當然如果wait_seconds == 0 則像正常模式一樣，accept 阻塞等待，注意，accept 返回的是已連線套接字。
4、connect_timeout ：在呼叫connect前需要使用fcntl 函式將套接字標誌設定為非阻塞，如果網路環境很好，則connect立即返回0，不進入if 大括號執行；如果網路環境擁塞，則connect返回-1且errno == EINPROGRESS，表示正在處理。此後呼叫select與前面3個函式類似，但這裡關注的是可寫事件，因為一旦連線建立，套接字就可寫。還需要注意的是當select 返回1，可能有兩種情況，一種是連線成功，一種是套接字產生錯誤，由這裡可知，這兩種情況都會產生可寫事件，所以需要使用getsockopt來獲取一下。退出之前還需重新將套接字設定為阻塞。
我們可以寫個小程式測試一下connect_timeout 函式，客戶端程式如下：
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#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; } |
因為是在本機上測試，所以不會出現超時的情況，但出錯的情況還是可以看到的，比如不要啟動伺服器端程式，而直接啟動客戶端程式，輸出如下：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./echocli_timeout
connect_timeout: Connection refused
很明顯是connect_timeout 函式返回了-1，我們也可以推算出connect_timeout 函式中，select返回1，但卻是套接字發生錯誤的情況，errno = ECONNREFUSED，所以列印出Connection refused。
參考：
《Linux C 程式設計一站式學習》
《TCP/IP詳解 卷一》
《UNP》