nonblock connect

阻塞 connect

客户端调用 connect 发起对服务端的 socket 连接，调用 connect 函数将激发 tcp 三次握手过程．如果客户端的 socket 描述符为阻塞模式(默认)，则 connect 会阻塞到连接建立成功或连接超时（linux内核中对 connect 的超时时间限制是 75s). 在某些情况下我们并不希望 connect 阻塞这么久，如在做端口扫描时. 这个问题可以通过非阻塞 connect + select(或者 poll/epoll) 设置超时解决

非阻塞 connect

如果为非阻塞模式，则调用 connect 后函数立即返回. 如果连接不能马上建立成功返回-1. 当 errno 被设置为 EINPROGRESS 时，表示连接建立未完成但仍在继续(tcp 三次握手仍在继续)。此时可以调用 select，epoll 等函数监听这个连接失败的 socket 上的可写事件．当 select, poll 等函数返回后再用 getsockopt 来读取错误码并清除该 socket 上的错误．如果错误码是 0，表示连接建立，否则连接失败

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <string.h>

#define BUFFER_SIZE 1023


// 设置文件描述符 fd 为非阻塞
int setnonblocking(int fd) {
    int old_option = fcntl(fd, F_GETFL);
    int new_option = old_option | O_NONBLOCK;

    fcntl(fd, F_SETFL, new_option);

    return old_option;
}


// 超时连接函数, 参数分别是服务器 ip, 端口号和超时时间(毫秒)
// 成功返回已经处于连接状态的 socket, 失败返回 -1
int unblock_connect(const char *ip, int port, int time) {
    int ret = 0;
    struct sockaddr_in address;
    bzero(&address, sizeof(address));
    address.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
    address.sin_port = htons(port);

    int sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    int fdopt = setnonblocking(sockfd);

    ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
    
    // 如果连接成功, 则恢复 sockfd 的属性并立即返回
    if(ret == 0) {
        printf("connect with server immediatelyn");
        fcntl(sockfd, F_SETFL, fdopt);
        return sockfd;

    } else if (errno != EINPROGRESS) {
        // 如果连接没有建立, 则只有当 errno 是 EINPROGRESS 时才表示连接还在进行
        printf("unblock connect not supportn");
        return -1;
    }

    fd_set readfds;
    fd_set writefds;
    struct timeval timeout;

    FD_ZERO(&readfds);
    FD_SET(sockfd, &writefds);

    timeout.tv_sec = time;
    timeout.tv_usec = 0;

    ret = select(sockfd + 1, NULL, &writefds, NULL, &timeout);

    // 超时或者出错, 立即返回
    if(ret <= 0) {
        printf("connection time outn");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    if(!FD_ISSET(sockfd, &writefds)) {
        printf("no events on sockfd foundn");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    int error = 0;
    socklen_t length = sizeof(error);
    // 调用 getsockopt 来获取并清除 sockfd 上的错误
    if(getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &length) < 0) {
        printf("get socket option failedn");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 错误号不为 0 表示连接出错
    if(error != 0) {
        printf("connection failed after select with the error: %sn", strerror(error));
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    
    // 连接成功
    printf("connection ready after select with the socket: %dn", sockfd);
    // 将 sockfd 设置回原来的属性即阻塞
    fcntl(sockfd, F_SETFL, fdopt);
    return sockfd;

}


int main(int argc, char const *argv[]) {
    if(argc <= 2) {
        printf("usage: %s ip_address port_numbern", basename(argv[0]));
        return 1;
    }

    for(int i = 1; i + 1 <= argc; i += 2) {
        const char *ip = argv[i];
        int port = atoi(argv[i + 1]);

        int sockfd = unblock_connect(ip, port, 10);

        if(sockfd < 0) {
            return 1;
        }

        close(sockfd);

    }

    return 0;
}