UNIX网络编程——设置套接字超时

在涉及套接字的I/O操作上设置超时的方法有以下3种：

• 调用alarm，它在指定超时期时产生SIGALRM信号。这个方法涉及信号处理，而信号处理在不同的实现上存在差异，而且可能干扰进程中现有的alarm调用。
• 在select中阻塞等待I/O（select有内置的时间限制），以此代替直接阻塞在read或write调用上。
• 使用较新的SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO套接字选项。这个方法的问题在于，并非所有实现都支持这两个套接字选项。

1.使用SIGALRM为connect设置超时

如下给出我们的connect_timeo函数，它以由调用者指定的超时上限调用connect。它的前3个参数用于调用connect，第四个参数是等待的秒数。

#include	"unp.h"

static void	connect_alarm(int);

int
connect_timeo(int sockfd, const SA *saptr, socklen_t salen, int nsec)
{
	sigfunc	*sigfunc;
	int		n;

	sigfunc = signal(SIGALRM, connect_alarm);
	if (alarm(nsec) != 0)
		err_msg("connect_timeo: alarm was already set");

	if ( (n = connect(sockfd, saptr, salen)) < 0) {
		close(sockfd);
		if (errno == EINTR)
			errno = ETIMEDOUT;
	}
	alarm(0);					/* turn off the alarm */
	signal(SIGALRM, sigfunc);	/* restore previous signal handler */

	return(n);
}

static void
connect_alarm(int signo)
{
	return;		/* just interrupt the connect() */
}

12-13    把本进程的报警时钟设置成由调用者指定的秒数。如果此前已经给本进程时钟过报警时钟，那么alarm的返回值是现在设置的新值，否则alarm的返回值为0.
15-19    调用connect，如果本调用被中断（即返回EINTR错误），那就把errno值改设为ETIMEOUT，同时关闭套接字，以防三路握手继续进行。
20-21    通过以0为参数值调用alarm关闭本进程的报警时钟，同时恢复原来的信号处理函数（如果有的话）。

就本例子我们指出两点：

• 使用本技术总能减少connect的超时期限，但是无法延长内核现有的超时。源自Berkeley的内核中connect的超时通常为75s。在调用我们的函数时，可以指定一个比75小的值，但是如果指定一个比75大的值，那么connect仍将在75s后发生超时。
• 我们使用了系统调用（connect）的可中断能力，使得他们能够在内核超时发生之前返回。这一点不成问题的前提是：我们执行的是系统调用，并且能够直接处理由他们返回的EINTR错误。

2.使用SIGALRM为recvfrom设置超时

dg_cli函数通过调用alarm使得一旦在5S内收不到任何应答就中断recvfrom。

#include	"unp.h"

static void	sig_alrm(int);

void
dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
	int	n;
	char	sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

	signal(SIGALRM, sig_alrm);

	while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

		sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);

		alarm(5);
		if ( (n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL)) < 0) {
			if (errno == EINTR)
				fprintf(stderr, "socket timeout\n");
			else
				err_sys("recvfrom error");
		} else {
			alarm(0);
			recvline[n] = 0;	/* null terminate */
			fputs(recvline, stdout);
		}
	}
}

static void
sig_alrm(int signo)
{
	return;			/* just interrupt the recvfrom() */
}

11-28     为SIGALRM建立一个信号处理函数，并在每次调用recvfrom前通过调用alarm设置一个5S的超时。如果recvfrom被我们的信号处理函数中断了，那

就输出一个信息并继续执行。如果读到一行来自服务器的文本，那就关掉报警时钟并输出服务器的应答。
31-35     信号处理函数只是简单的返回，以中断被阻塞的recvfrom。

3.使用select为recvfrom设置超时

readable_timeo的函数等待一个描述符最多在指定的秒数内变为可读。

#include	"unp.h"

int
readable_timeo(int fd, int sec)
{
	fd_set			rset;
	struct timeval	tv;

	FD_ZERO(&rset);
	FD_SET(fd, &rset);

	tv.tv_sec = sec;
	tv.tv_usec = 0;

	return(select(fd+1, &rset, NULL, NULL, &tv));
		/* 4> 0 if descriptor is readable */
}

9-13   在读描述符集中打开与调用者给定描述符对应的位。把调用者给定的等待秒数设置在一个timeval结构中。
15     select等待该描述符变为可读或者发生超时。本函数的返回值就是select的返回值：出错时为-1，超时发生时为0，否则返回的正值给出已就绪描述符的数目。

#include	"unp.h"

void
dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
	int	n;
	char	sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

	while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

		sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);

		if (readable_timeo(sockfd, 5) == 0) {
			fprintf(stderr, "socket timeout\n");
		} else {
			n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);
			recvline[n] = 0;	/* null terminate */
			fputs(recvline, stdout);
		}
	}
}

4.使用SO_RCVTIMEO套接字选项为recvfrom设置超时

SO_RCVTIMEO套接字选项一旦设置到某个描述符（包括指定超时值），其超时设置将应用于该描述符上的所有读操作。本方法的优势就体现在一次性设置选项上，而前两个方法总是要求我们在欲设置时间限制的每个操作发生之前做些工作。本套接字选项仅仅应用于读操作，类似的SO_SNDTIMEO选项则仅仅应用于写操作，两者都不能用于为connect设置超时。

#include	"unp.h"

void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
	int				n;
	char			sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];
	struct timeval	tv;

	tv.tv_sec = 5;
	tv.tv_usec = 0;
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv, sizeof(tv));

	while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

		sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);

		n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);
		if (n < 0) {
			if (errno == EWOULDBLOCK) {
				fprintf(stderr, "socket timeout\n");
				continue;
			} else
				err_sys("recvfrom error");
		}

		recvline[n] = 0;	/* null terminate */
		fputs(recvline, stdout);
	}
}

9-11    setsockopt的第四个参数是指向某个timeval结构的一个指针，其中填入了期望的超时值。

18-21   如果I/O操作超时，其函数（这里是recvfrom）将返回一个EWOULDBLOCK错误。