网络编程——超时检测（select（）、poll（）和 setsockopt()的设置合理的超时检测机制）

网络编程中的超时检测是确保程序高性能和可靠性的关键一环。本文介绍了多种超时检测方法，包括使用 select()、poll() 函数，设置 setsockopt() 选项，使用时间戳和定时器，以及使用非阻塞套接字等。具体的使用方法取决于编程需求和特定的情况。合理地选择并使用这些方法，可以有效地避免程序长时间阻塞，并保障系统在网络故障或其他异常情况下的稳定运行。在进行网络编程时，请务必重视超时检测，并

黑刺—

3183人浏览 · 2023-08-06 23:15:59

黑刺— · 2023-08-06 23:15:59 发布

网络编程中的超时检测

一、为什么需要超时检测？

在网络编程中，我们通常使用套接字（sockets）进行网络通信。当进行连接、发送和接收数据等操作时，可能会遇到以下情况导致阻塞：

1、网络故障：当网络出现问题时，连接、发送和接收数据可能会永远无法完成，导致程序长时间阻塞。
2、对端无响应：当尝试建立连接或发送数据时，对端可能没有响应，导致程序一直等待。
为了避免以上问题，我们需要在进行网络操作时设置合理的超时检测机制，使程序能够在合理的时间内做出响应，增加程序的健壮性。

二、超时检测方法

1. 使用 select() 函数

select() 函数是一种多路复用的系统调用，可以同时监视多个文件描述符（包括套接字）。通过设置超时时间，可以实现超时检测。


#include <sys/select.h>

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

超时检测：将需要监视的套接字添加到相应的 fd_set 中，然后调用 select() 函数。如果在指定的超时时间内有任何一个套接字就绪（可读、可写或发生异常），select() 函数将返回一个大于 0 的值，否则在超时后返回 0。

功能：select() 函数是一个多路复用函数，用于监视一组文件描述符的状
态，包括读、写和异常状态。
返回值：select() 函数返回就绪文件描述符的数量，若超时时间内没有任何文件描述符就绪，则返回 0。如果出现错误，返回 -1，并设置 errno。
参数说明：

nfds：文件描述符集合中最大文件描述符的值 + 1。
readfds：指向包含待检测可读文件描述符的集合的地址。
writefds：指向包含待检测可写文件描述符的集合的地址。
exceptfds：指向包含待检测异常条件文件描述符的集合的地址。
timeout：指定 select() 函数的超时时间结构体地址，即最大等待时间。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("Please enter the content:");
    int sockfd; // 假设已经创建并连接了一个套接字

    fd_set read_fds;
    FD_ZERO(&read_fds);
    FD_SET(sockfd, &read_fds);


    while(1){
        struct timeval timeout;
        timeout.tv_sec = 5; // 设置超时时间为 5.5 秒
        timeout.tv_usec = 500;

        int ready_fds = select(sockfd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &timeout);
        if (ready_fds == -1) {
            perror("select");
            exit(-1);
        } else if (ready_fds == 0) {
            printf("Timeout occurred.\n");
            continue;
        }

        if (FD_ISSET(sockfd, &read_fds)) {
            // 套接字就绪，可以进行读取操作
            char buffer[1024];
            int num_bytes = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
            if (num_bytes == -1) {
                perror("read");
                exit(-1);
            } else if (num_bytes == 0) {
                printf("Connection closed by remote host.\n");
                return 0;
            } else {
                buffer[num_bytes] = '\0';
                printf("Received data: %s\n", buffer);
            }
        }
    }

    return 0;
}

2. 使用 poll() 函数

poll() 函数也是一种多路复用的系统调用，类似于 select() 函数。通过设置超时时间，可以实现超时检测。

#include <poll.h>

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

超时检测：设置好 pollfd 结构数组中的套接字信息，然后调用 poll() 函数。如果在指定的超时时间内有任何一个套接字就绪，poll() 函数将返回一个大于 0 的值，否则在超时后返回 0。

功能：poll() 函数也是一个多路复用函数，用于监视一组文件描述符的状态，类似于 select() 函数。
返回值：功能：poll() 函数也是一个多路复用函数，用于监视一组文件描述符的状态，类似于 select() 函数。
参数说明：

fds：指向一个包含待检测文件描述符信息的结构体数组地址。
nfds：文件描述符数组中的元素数量。
timeout：指定 poll() 函数的超时时间，即最大等待时间（以毫秒为单位）。

3. 使用 setsockopt() 函数

使用 setsockopt() 函数可以设置套接字的选项，其中包括设置接收或发送超时时间。通过设置这些超时时间，可以在套接字操作时进行超时检测。

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

超时检测：在进行数据接收或发送前，使用 setsockopt() 设置套接字的 SO_RCVTIMEO 或 SO_SNDTIMEO 选项。如果在指定的超时时间内没有接收到数据或无法发送数据，相关操作将返回一个错误，通过检查错误码可以判断是否发生了超时。

功能：setsockopt() 函数用于设置套接字选项，包括超时时间、套接字缓冲区大小等等。
返回值：返回值：setsockopt() 函数返回 0 表示成功设置选项，返回 -1 表示出现错误，并设置 errno。
参数说明：

sockfd: 套接字描述符。
level: 选项所在的协议层，通常是 SOL_SOCKET。
optname: 选项名，例如 SO_RCVTIMEO 表示接收超时时间。
optval: 指向包含选项值的缓冲区的地址。
optlen: 缓冲区中选项值的长度的地址。