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linux网络编程之socket（十一）：套接字I/O超时设置方法和用select实现超时

發布時間：2025/5/22 linux 24 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 linux网络编程之socket（十一）：套接字I/O超时设置方法和用select实现超时小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、使用alarm 函數設置超時

C++ Code?

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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);
.................

程序大概框架如上所示，如果read在5s內被SIGALRM信號中斷而返回，則表示超時，否則未超時已讀取到數據，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 函數進行設置，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

下面程序包含read_timeout、write_timeout、accept_timeout、connect_timeout 四個函數封裝

C++ Code?

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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?-?讀超時檢測函數，不含讀操作
?*?fd:文件描述符
?*?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會阻塞直到檢測到事件或者超時
???????????? //?如果select檢測到可讀事件發送，則此時調用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?-?寫超時檢測函數，不含寫操作
?*?fd:文件描述符
?*?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?-?帶超時的accept
?*?fd:?套接字
?*?addr:?輸出參數，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）返回已連接套接字，失敗返回-1，超時返回-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?-?設置IO為非阻塞模式
?*?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?-?設置IO為阻塞模式
?*?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?-?帶超時的connect
?*?fd:?套接字
?*?addr:?輸出參數，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
????????{
???????????? /*?一旦連接建立，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，一種是連接建立成功，一種是套接字產生錯誤
?????????????*?此時錯誤信息不會保存至errno變量中（select沒出錯）,因此，需要調用
?????????????*?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;
}

下面來解析一下這些函數的封裝：
1、read_timeout ：如注釋所寫，這只是讀超時檢測函數，并不包含讀操作，如果從此函數成功返回，則此時調用read將不再阻塞，測試代碼可以這樣寫： C++ Code?

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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，函數直接返回為0，此時再調用read 將會阻塞。

當wait_seconds 參數大于0，則進入if 括號執行，將超時時間設置為select函數的超時時間結構體，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，說明是被信號中斷，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 ：此函數跟read_timeout 函數類似，只是select 關心的是可寫事件，不再贅述。

3、accept_timeout ：此函數是帶超時的accept 函數，如果能從if (wait_seconds > 0) 括號執行后向下執行，說明select 返回為1，檢測到已連接隊列不為空，此時再調用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 返回的是已連接套接字。

4、connect_timeout ：在調用connect前需要使用fcntl 函數將套接字標志設置為非阻塞，如果網絡環境很好，則connect立即返回0，不進入if 大括號執行；如果網絡環境擁塞，則connect返回-1且errno == EINPROGRESS，表示正在處理。此后調用select與前面3個函數類似，但這里關注的是可寫事件，因為一旦連接建立，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，一種是連接成功，一種是套接字產生錯誤，由這里可知，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置為阻塞。

我們可以寫個小程序測試一下connect_timeout 函數，客戶端程序如下：

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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，比如不要啟動服務器端程序，而直接啟動客戶端程序，輸出如下：

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./echocli_timeout?
connect_timeout: Connection refused

很明顯是connect_timeout 函數返回了-1，我們也可以推算出connect_timeout 函數中，select返回1，但卻是套接字發生錯誤的情況，errno = ECONNREFUSED，所以打印出Connection refused。

參考：

《Linux C 編程一站式學習》

《TCP/IP詳解卷一》

《UNP》

轉載于:https://www.cnblogs.com/snake-hand/archive/2013/06/11/3132321.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux网络编程之socket（十一）：套接字I/O超时设置方法和用select实现超时的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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