Linux下socket设置为非阻塞方式和fcntl系统调用
linux async 异步用法
linux async 异步用法
在Linux中，异步（asynchronous）操作是一种非阻塞的操作方式，可以在执行一个操作时继续执行其他任务，而不需要等待该操作完成。
这种方式可以提高程序的响应速度和并发性。
在Linux中，通常使用以下方法实现异步操作：
1. 使用非阻塞I/O：通过将文件描述符设置为非阻塞模式，可以在读写文件时立即返回，而不是等待数据准备好或者写入完成。
可以使用`fcntl()`函数将文件描述符设置为非阻塞模式，或者使用`O_NONBLOCK`标志在调用`open()`函数时指定。
2. 使用信号（signal）：通过注册信号处理函数，可以在某个事件发生时，立即响应该事件而不需要等待。
可以使用`signal()`函数注册信号处理函数，当指定的信号发生时，执行注册的处理函数。
3. 使用回调函数（callback）：在执行某个操作时，可以指定一个回调函数，当该操作完成时，系统会调用该回调函数。
可以通过函数指针或者函数对象来指定回调函数。
4. 使用多线程或者多进程：可以将耗时的操作放在单独的线程或进程中执行，以避免阻塞主线程或进程的执行。
在多线程或者多进程中，可以使用线程或进程间的同步机制（如锁、条件变量、信号量等）来协调不同线程或进程之间的操作。
5. 使用事件驱动库：可以使用一些基于事件驱动的库，如libevent、libuv 等，来实现异步操作。
这些库提供了一套异步操作的接口和事件循环机制，开发者可以通过注册回调函数处理特定事件。
Linuxfcntl函数详解
Linuxfcntl函数详解功能描述：根据⽂件描述词来操作⽂件的特性。
⽂件控制函数 fcntl -- file control头⽂件：#include <unistd.h>#include <fcntl.h>函数原型：int fcntl(int fd, int cmd);int fcntl(int fd, int cmd, long arg);int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);描述：fcntl()针对(⽂件)描述符提供控制.参数fd是被参数cmd操作(如下⾯的描述)的描述符. 针对cmd的值,fcntl能够接受第三个参数（arg）fcntl函数有5种功能： 1.复制⼀个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）. 2.获得／设置⽂件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).3.获得／设置⽂件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).4.获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).5.获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).cmd选项：F_DUPFD 返回⼀个如下描述的(⽂件)描述符: （1）最⼩的⼤于或等于arg的⼀个可⽤的描述符 （2）与原始操作符⼀样的某对象的引⽤ （3）如果对象是⽂件(file)的话,返回⼀个新的描述符,这个描述符与arg共享相同的偏移量(offset) （4）相同的访问模式(读,写或读/写) （5）相同的⽂件状态标志(如:两个⽂件描述符共享相同的状态标志) （6）与新的⽂件描述符结合在⼀起的close-on-exec标志被设置成交叉式访问execve(2)的系统调⽤F_GETFD 取得与⽂件描述符fd联合close-on-exec标志,类似FD_CLOEXEC.如果返回值和FD_CLOEXEC进⾏与运算结果是0的话,⽂件保持交叉式访问exec(), 否则如果通过exec运⾏的话,⽂件将被关闭(arg被忽略)F_SETFD 设置close-on-exec旗标。
linux socket编程基础(必读)
（2） void bcopy（const void * src，void * dest，int n）：从参数 src 指定 的内存区域拷贝指定数目的字节内容到参数 dest 指定的内存区域。
在调用函数 connect 之前，客户机需要指定服务器进程的套接字地址。客户 机一般不需要指定自己的套接字地址（IP 地址和端口号），系统会自动从1024 至5000的端口号范围内为它选择一个未用的端口号，然后以这个端口号和本机 的 IP 地址填充这个套接字地址。
客户机调用函数 connect 来主动建立连接。这个函数将启动 TCP 协议的3次 握手过程。在建立连接之后或发生错误时函数返回。连接过程可能出现的错误情 况有：
（2） 如果远程 TCP 协议返回一个 RST 数据段，函数立即以错误返回，错 误类型为 ECONNREFUSED。当远程机器在 SYN 数据段指定的目的端口号处
没有服务进程在等待连接时，远程机器的 TCP 协议将发送一个 RST 数据段，向 客户机报告这个错误。客户机的 TCP 协议在接收到 RST 数据段后不再继续发送 SYN 数据段，函数立即以错误返回。
（3） int bcmp（const void * s1，const void * s2，int n）：比较参数 s1指 定的内存区域和参数 s2指定的内存区域的前 n 个字节内容，如果相同则返回0， 否则返回非0。
注：以上函数的原型定义在 strings.h 中。 以 mem 开头的函数有： （1） void * memset（void * s，int c，size_t n）：将参数 s 指定的内存区 域的前 n 个字节设置为参数 c 的内容。 （2） void * memcpy（void * dest，const void * src，size_t n）：功能同 bcopy （），区别：函数 bcopy（）能处理参数 src 和参数 dest 所指定的区域有重叠的 情况，memcpy（）则不能。 （4） int memcmp（const void * s1，const void * s2，size_t n）：比较参 数 s1和参数 s2指定区域的前 n 个字节内容，如果相同则返回0，否则返回非0。 注：以上函数的原型定义在 string.h 中。 9、 基本套接字函数 （1） socket（） #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
Linux内核中系统调用详解
Linux内核中系统调用详解什么是系统调用?（Linux）内核中设置了一组用于实现各种系统功能的子程序，称为系统调用。
用户可以通过系统调用命令在自己的应用程序中调用它们。
从某种角度来看，系统调用和普通的函数调用非常相似。
区别仅仅在于，系统调用由（操作系统）核心提供，运行于核心态;而普通的函数调用由函数库或用户自己提供，运行于用户态。
随Linux核心还提供了一些（C语言）函数库，这些库对系统调用进行了一些包装和扩展，因为这些库函数与系统调用的关系非常紧密，所以习惯上把这些函数也称为系统调用。
为什么要用系统调用?实际上，很多已经被我们习以为常的C语言标准函数，在Linux 平台上的实现都是靠系统调用完成的，所以如果想对系统底层的原理作深入的了解，掌握各种系统调用是初步的要求。
进一步，若想成为一名Linux下（编程）高手，也就是我们常说的Hacker，其标志之一也是能对各种系统调用有透彻的了解。
即使除去上面的原因，在平常的编程中你也会发现，在很多情况下，系统调用是实现你的想法的简洁有效的途径，所以有可能的话应该尽量多掌握一些系统调用，这会对你的程序设计过程带来意想不到的帮助。
系统调用是怎么工作的?一般的，进程是不能访问内核的。
它不能访问内核所占内存空间也不能调用内核函数。
（CPU）（硬件）决定了这些(这就是为什么它被称作"保护模式")。
系统调用是这些规则的一个例外。
其原理是进程先用适当的值填充（寄存器），然后调用一个特殊的指令，这个指令会跳到一个事先定义的内核中的一个位置(当然，这个位置是用户进程可读但是不可写的)。
在（Intel）CPU中，这个由中断0x80实现。
硬件知道一旦你跳到这个位置，你就不是在限制模式下运行的用户，而是作为操作系统的内核--所以你就可以为所欲为。
进程可以跳转到的内核位置叫做sysem_call。
这个过程检查系统调用号，这个号码告诉内核进程请求哪种服务。
然后，它查看系统调用表(sys_call_table)找到所调用的内核函数入口地址。
Socket调用方式（同步，异步，阻塞，非阻塞）
Socket调⽤⽅式（同步，异步，阻塞，⾮阻塞）同步:我调⽤⼀个功能，该功能没有结束前，我死等结果。
异步:当⼀个异步过程调⽤发出后，调⽤者不能⽴刻得到结果。
该功能在完成后，通过状态、通知和回调来通知调⽤者。
同步和⾮同步关注的是调⽤者是否等待等待调⽤结果。
举个通俗的例⼦：你打电话问书店⽼板有没有《分布式系统》这本书，如果是同步通信机制，书店⽼板会说，你稍等，”我查⼀下"，然后开始查啊查，等查好了（可能是5秒，也可能是⼀天）告诉你结果（返回结果）。
⽽异步通信机制，书店⽼板直接告诉你我查⼀下啊，查好了打电话给你，然后直接挂电话了（不返回结果）。
然后查好了，他会主动打电话给你。
在这⾥⽼板通过“回电”这种⽅式来回调。
阻塞：调⽤我（函数），我（函数）没有接收完数据或者没有得到结果之前，我不会返回。
⾮阻塞：调⽤我（函数），我（函数）⽴即返回通知调⽤者以最常⽤的send和recv两个函数为例⽐如你调⽤send函数发送⼀定的Byte,在系统内部send做的⼯作其实只是把数据传输(Copy)到TCP/IP协议栈的输出缓冲区,它执⾏成功并不代表数据已经成功的发送出去了,如果TCP/IP协议栈没有⾜够的可⽤缓冲区来保存你Copy过来的数据的话...这时候就体现出阻塞和⾮阻塞的不同之处了:对于阻塞模式的socket send函数将不返回直到系统缓冲区有⾜够的空间把你要发送的数据Copy过去以后才返回,⽽对于⾮阻塞的socket来说send会⽴即返回WSAEWOULDDBLOCK告诉调⽤者说:"发送操作被阻塞了!!!你想办法处理吧..."对于recv函数,同样道理,对于阻塞模式的socket来说如果TCP/IP协议栈的接收缓冲区没有通知⼀个结果给它它就⼀直不返回:耗费着系统资源....对于⾮阻塞模式的socket该函数会马上返回,然后告诉你:WSAEWOULDDBLOCK---"现在没有数据,回头再来看看"阻塞I/O模型：⾮阻塞I/O模型：阻塞和⾮阻塞关注的是调⽤者在等待调⽤结果时的状态。
非阻塞connect写法
非阻塞connect写法
非阻塞connect是指在网络编程中，客户端发起连接请求时不
会被阻塞，而是立即返回，可以在后续的代码中通过轮询或者回调
的方式来获取连接是否建立成功。
在实际编程中，可以通过设置套
接字为非阻塞模式来实现非阻塞connect。
在C/C++语言中，可以使用以下步骤来实现非阻塞connect的
写法：
1. 创建套接字，使用socket函数创建套接字。
2. 设置为非阻塞模式，使用fcntl函数或者ioctl函数将套接
字设置为非阻塞模式。
3. 发起连接请求，使用connect函数向服务器发起连接请求。
4. 检测连接状态，在非阻塞模式下，connect函数会立即返回，并不保证连接一定会成功建立。
可以使用select函数、poll函数
或者epoll函数等进行轮询，或者使用回调函数来检测连接状态。
5. 处理连接结果，根据轮询或者回调的结果，可以判断连接是
否成功建立，如果连接成功，则可以进行后续的数据传输操作；如
果连接失败，则可以进行相应的处理，比如重新发起连接请求或者
进行错误处理。
在Python语言中，可以使用socket模块提供的
setblocking(False)方法将套接字设置为非阻塞模式，然后使用connect方法发起连接请求，最后通过select模块进行状态检测。
总之，非阻塞connect的写法需要将套接字设置为非阻塞模式，并通过轮询或者回调来检测连接状态，以实现在发起连接请求时不
被阻塞的效果。
fcntl函数介绍
fcntl函数介绍 1、fcntl：manipulate file descriptor 1）简介：fcntl（file control）函数可执⾏各种描述符控制操作。
#include <unistd.h>#include <fcntl.h>int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ ); 2）正确的使⽤⽅法（以设置“⾮阻塞”标记为例）：int flags;// 先获取当前的flagsif ((flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0)) < 0)// 错误处理...flags |= O_NONBLOCK; // 加上“⾮阻塞”flagif (fcntl(sockfd, F_SETFL, flags) < 0) // 设置新的flags// 错误处理... 3）常⽤⽤法： （1）把⼀个套接字设置为⾮阻塞型：cmd为F_SETFL，flags“包含”O_NONBLOCK。
（2）把⼀个套接字设置成⼀旦其状态发⽣变化，内核就产⽣⼀个SIGIO：cmd为F_SETFL，flags“包含”O_ASYNC。
（3）关于套接字的当前属主。
cmd为F_SETOWN：指定⽤于接收SIGIO或SIGURG信号的套接字属主（进程ID或进程组ID）。
SIGIO是套接字被设置为信号驱动式I/O 型后产⽣的，⽽SIGURG是在新的带外数据到达套接字时产⽣的。
SIGIO与SIGURG与其他信号的不同之处在于，这两个信号仅在已使⽤F_SETOWN命令给相关套接字指派了属主后才会产⽣。
F_SETOWN命令对应的arg参数是正整数时，指出接收信号的进程ID；为负整数时，其绝对值指出接收信号的进程组ID（此时整个进程组中的所有进程接收信号）。
cmd为F_GETOWN：返回套接字的当前属主。
（4）记录上锁。
记录上锁的Posix接⼝是fcntl函数。
linux、glibc中socket系统调用实现
/* %eax is < 0 if there was an error. */ cmpl $-125, %eax jae SYSCALL_ERROR_LABEL
/* Successful; return the syscall's value. */ L(pseudo_end):
ret ……
代码# define __socket socket 将__socket 定义为 socket，因此 ENTRY (__socket)即为 ENTRY (socket) 在这段汇编代码中，我们在 eax 保存当前系统调用号（这里是 socketcall），查看 SYS_ify 的定义，在 glibc/sysdeps/unix/sysv/linux/i386/sysdep.h 中：
#ifndef _SYS_SOCKETCALL_H #define _SYS_SOCKETCALL_H 1
/* Define unique numbers for the operations permitted on socket. Linux uses a single system call for all these functions. The relevant code file is /usr/include/linux/net.h. We cannot use a enum here because the values are used in assembler code. */
movl $SYS_ify(socketcall), %eax /* System call number in %eax. */
/* Use ## so `socket' is a separate token that might be #define'd. */
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Linux下socket设置为非阻塞方式和fcntl系统调用
[日期：2011-04-16] 来源：Linux社区作者：Linux
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);
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);
功能描述：根据文件描述词来操作文件的特性。
用法：
int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);
参数：
fd：文件描述词。
cmd：操作命令。
arg：供命令使用的参数。
lock：同上。
有以下操作命令可供使用
一. F_DUPFD ：复制文件描述词。
二. FD_CLOEXEC ：设置close-on-exec标志。
如果FD_CLOEXEC位是0，执行execve的过程中，文件保持打开。
反之则关闭。
三. F_GETFD ：读取文件描述词标志。
四. F_SETFD ：设置文件描述词标志。
五. F_GETFL ：读取文件状态标志。
六. F_SETFL ：设置文件状态标志。
其中O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR，O_CREAT，O_EXCL，O_NOCTTY 和O_TRUNC不受影响，
可以更改的标志有O_APPEND，O_ASYNC，O_DIRECT，O_NOATIME 和O_NONBLOCK。
七. F_GETLK, F_SETLK 和F_SETLKW ：获取，释放或测试记录锁，使用到的参数是以下结构体指针：
F_SETLK：在指定的字节范围获取锁（F_RDLCK, F_WRLCK）或者释放锁（F_UNLCK）。
如果与另一个进程的锁操作发生冲突，返回-1并将errno设置为EACCES或EAGAIN。
F_SETLKW：行为如同F_SETLK，除了不能获取锁时会睡眠等待外。
如果在等待的过程中接收到信号，会立即返回并将errno置为EINTR。
F_GETLK：获取文件锁信息。
F_UNLCK：释放文件锁。
为了设置读锁，文件必须以读的方式打开。
为了设置写锁，文件必须以写的方式打开。
为了设置读写锁，文件必须以读写的方式打开。
八. 信号管理
F_GETOWN, F_SETOWN, F_GETSIG 和F_SETSIG 被用于IO可获取的信号。
F_GETOWN：获取当前在文件描述词fd上接收到SIGIO 或SIGURG事件信号的进程或进程组标识。
F_SETOWN：设置将要在文件描述词fd上接收SIGIO 或SIGURG事件信号的进程或进程组标识。
F_GETSIG：获取标识输入输出可进行的信号。
F_SETSIG：设置标识输入输出可进行的信号。
使用以上命令，大部分时间程序无须使用select()或poll()即可实现完整的异步I/O。
九. 租约（Leases）
F_SETLEASE 和F_GETLEASE 被用于当前进程在文件上的租约。
文件租约提供当一个进程试图打开或折断文件内容时，拥有文件租约的进程将会被通告的机制。
F_SETLEASE：根据以下符号值设置或者删除文件租约
1.F_RDLCK设置读租约，当文件由另一个进程以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。
2.F_WRLCK设置写租约，当文件由另一个进程以读或以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。
3.F_UNLCK删除文件租约。
F_GETLEASE：获取租约类型。
十.文件或目录改变通告
（linux 2.4以上）当fd索引的目录或目录中所包含的某一文件发生变化时，将会向进程发出通告。
arg参数指定的通告事件有以下，两个或多个值可以通过或运算组合。
1.DN_ACCESS 文件被访问(read, pread, readv)
2.DN_MODIFY 文件被修改(write, pwrite,writev, truncate, ftruncate)
3.DN_CREATE 文件被建立(open, creat, mknod, mkdir, link, symlink, rename)
4.DN_DELETE 文件被删除(unlink, rmdir)
5.DN_RENAME 文件被重命名(rename)
6.DN_ATTRIB 文件属性被改变(chown, chmod, utime[s])
返回说明：
成功执行时，对于不同的操作，有不同的返回值
F_DUPFD：新文件描述词
F_GETFD：标志值
F_GETFL：标志值
F_GETOWN：文件描述词属主
F_GETSIG：读写变得可行时将要发送的通告信号，或者0对于传统的SIGIO行为
对于其它命令返回0。
失败返回-1，errno被设为以下的某个值
EACCES/EAGAIN: 操作不被允许，尚未可行
EBADF: 文件描述词无效
EDEADLK: 探测到可能会发生死锁
EFAULT: 锁操作发生在可访问的地址空间外
EINTR: 操作被信号中断
EINVAL：参数无效
EMFILE: 进程已超出文件的最大可使用范围
ENOLCK: 锁已被用尽
EPERM:权能不允许
struct flock {
short l_type; /* 锁类型：F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */
short l_whence; /* l_start字段参照点：SEEK_SET(文件头), SEEK_CUR(文件当前位置), SEEK_END(文件尾) */ off_t l_start; /* 相对于l_whence字段的偏移量*/
off_t l_len; /* 需要锁定的长度*/
pid_t l_pid; /* 当前获得文件锁的进程标识（F_GETLK）*/
};。