UNIX网络编程——fcntl函数

fcntl函数提供了与网络编程相关的如下特性：

• 非阻塞式I/O。  通过使用F_SETFL命令设置O_NONBLOCK文件状态标志，我们可以把一个套接字设置为非阻塞型。
• 信号驱动式I/O。 通过使用F_SETFL命令设置O_ASYNC文件状态标志，我们可以把一个套接字设置成O_ASYNC，一旦其状态发生变化，内核就产生一个SIGIO信号。
• F_SETOWN命令允许我们指定用于接收SIGIO和SIGURG信号的套接字属主（进程ID或进程组ID）。其中SIGIO信号是套接字被设置为信号驱动式I/O型产生的，SIGURG信号是在新的带外数据到达套接字时产生的。F_GETOWN命令返回套接字的当前属主。

fcntl()函数有如下特性：

• 非阻塞I/O： 可将cmd 设为F_SETFL，将lock设为O_NONBLOCK。
• 信号驱动I/O：可将cmd设为F_SETFL，将lock设为O_ASYNC。

用以下方法将socket设置为非阻塞方式 ：

int flags = fcntl(socket, F_GETFL, 0);
fcntl(socket, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

将非阻塞的设置回阻塞可以用：

int flags = fcntl(socket, F_GETFL, 0);
fcntl(socket, F_SETFL, flags & ~O_NONBLOCK);

示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#define SERVPORT 3333
#define BACKLOG 10
#define MAX_CONNECTED_NO 10
#define MAXDATASIZE 100  

int main()
{
    struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;
    int sin_size,recvbytes,flags;
    int sockfd,client_fd;
    char buf[MAXDATASIZE];
/*创建socket*/
    if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    printf("socket success!,sockfd=%d\n",sockfd);  

/*设置sockaddr结构*/
    server_sockaddr.sin_family=AF_INET;
    server_sockaddr.sin_port=htons(SERVPORT);
    server_sockaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
    bzero(&(server_sockaddr.sin_zero),8);  

/*将本地ip地址绑定端口号*/
    if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(struct sockaddr))==-1){
        perror("bind");
        exit(1);
    }
    printf("bind success!\n");  

/*监听*/
    if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1){
        perror("listen");
        exit(1);
    }
    printf("listening....\n");  

/*fcntl()函数，处理多路复用I/O*/
    if((flags=fcntl( sockfd, F_GETFL, 0))<0)
            perror("fcntl F_GETFL");
    flags |= O_NONBLOCK;
    if(fcntl( sockfd, F_SETFL,flags)<0)
            perror("fcntl");
    while(1){
        sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
        if((client_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&client_sockaddr,&sin_size))==-1){  //服务器接受客户端的请求，返回一个新的文件描述符
            perror("accept");
            exit(1);
        }
        if((recvbytes=recv(client_fd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1){
            perror("recv");
            exit(1);
        }
        if(read(client_fd,buf,MAXDATASIZE)<0){
            perror("read");
            exit(1);
        }
        printf("received a connection :%s",buf);  

    /*关闭连接*/
    close(client_fd);
    close(sockfd);
    exit(0);
    }/*while*/
}  

运行结果：

huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
socket success!,sockfd=3
bind success!
listening....
accept: Resource temporarily unavailable

可以看到，当accept的资源不可用时，程序会自动返回。

若将54--58行代码替换为：

if((flags=fcntl( sockfd, F_SETFL, 0))<0)
    perror("fcntl F_SETFL");
flags |= O_ASYNC;
if(fcntl( sockfd, F_SETFL,flags)<0)
    perror("fcntl");  

运行结果如下：

huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
socket success!,sockfd=3
bind success!
listening....

可以看到，进程一直处于等待中，直到另一相关信号驱动它为止。

由select函数实现的，示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#define SERVPORT 3333
#define BACKLOG 10
#define MAXDATASIZE 100
int main()
{
    struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;
    int sin_size,recvbytes;
    fd_set readfd;
    fd_set writefd;
    int sockfd,client_fd;
    char buf[MAXDATASIZE];
/*创建socket*/
    if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    printf("socket success!,sockfd=%d\n",sockfd);
/*设置sockaddr结构*/
    server_sockaddr.sin_family=AF_INET;
    server_sockaddr.sin_port=htons(SERVPORT);
    server_sockaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
    bzero(&(server_sockaddr.sin_zero),8);
/*将本地ip地址绑定端口号*/
    if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(struct sockaddr))==-1){
        perror("bind");
        exit(1);
    }
    printf("bind success!\n");
/*监听*/
    if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1){
        perror("listen");
        exit(1);
    }
    printf("listening....\n");
/*select*/
    FD_ZERO(&readfd);              // 将readfd 清空
    FD_SET(sockfd,&readfd);         //将sockfd加入到readfd集合中
    while(1){
    sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
    int max_fd = sockfd + 1;
    if(select(max_fd,&readfd,NULL,NULL,(struct timeval *)0)>0){  //第一个参数是0和sockfd的最大值加1，第二个参数是读集，第三、四个参数是写集                                                                                //和异常集
        if(FD_ISSET(sockfd,&readfd)>0){         // FD_ISSET 这个宏判断 sockfd 是否属于可读的文件描述符。从 sockfd 中读入, 输出到标准输出上去.
            if((client_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&sin_size))==-1){   //client_sockaddr：客户端地址
                perror("accept");
                exit(1);
            }
            if((recvbytes=recv(client_fd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1){
                perror("recv");
                exit(1);
            }
            if(read(client_fd,buf,MAXDATASIZE)<0){
                perror("read");
                exit(1);
            }
            printf("received a connection :%s",buf);
        }
        close(client_fd);
        close(sockfd);
    }/*select*/
  }/*while*/
}  

运行结果：

huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
socket success!,sockfd=3
bind success!
listening....