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Socket的阻塞模式和非阻塞模式

来源:http://blog.csdn.net/VCSockets/



阻塞模式

  Windows套接字在阻塞和非阻塞两种模式下执行I/O操作。在阻塞模式下,在I/O操作完成前,执行的操作函数一直等候而不会立即返回,该函数所在的线程会阻塞在这里。相反,在非阻塞模式下,套接字函数会立即返回,而不管I/O是否完成,该函数所在的线程会继续运行。

在阻塞模式的套接字上,调用任何一个Windows Sockets API都会耗费不确定的等待时间。图所示,在调用recv()函数时,发生在内核中等待数据和复制数据的过程。

当调用recv()函数时,系统首先查是否有准备好的数据。如果数据没有准备好,那么系统就处于等待状态。当数据准备好后,将数据从系统缓冲区复制到用户空间,然后该函数返回。在套接应用程序中,当调用recv()函数时,未必用户空间就已经存在数据,那么此时recv()函数就会处于等待状态。


    Windows套接字程序使用“生产者-消费者”模式来解决上述问题。在程序中,“生产者”读入数据,“消费者”根据需求对读入数据进行处理。通常“生产者”和“消费者”存在于两个线程中,当“生产者”完成读入数据时,使用线程同步机制,例如设置一个事件通知“消费者”,“消费者”接收到这个事件后对读入的数据进行处理。

  当使用socket()函数和WSASocket()函数创建套接字时,默认的套接字都是阻塞的。这意味着当调用Windows Sockets API不能立即完成时,线程处于等待状态,直到操作完成。

并不是所有Windows Sockets API以阻塞套接字为参数调用都会发生阻塞。例如,以阻塞模式的套接字为参数调用bind()、listen()函数时,函数会立即返回。将可能阻塞套接字的Windows Sockets API调用分为以下四种:

1.输入操作

recv()、recvfrom()、WSARecv()和WSARecvfrom()函数。以阻塞套接字为参数调用该函数接收数据。如果此时套接字缓冲区内没有数据可读,则调用线程在数据到来前一直睡眠。

2.输出操作

send()、sendto()、WSASend()和WSASendto()函数。以阻塞套接字为参数调用该函数发送数据。如果套接字缓冲区没有可用空间,线程会一直睡眠,直到有空间。

3.接受连接

accept()和WSAAcept()函数。以阻塞套接字为参数调用该函数,等待接受对方的连接请求。如果此时没有连接请求,线程就会进入睡眠状态。

4.外出连接

connect()和WSAConnect()函数。对于TCP连接,客户端以阻塞套接字为参数,调用该函数向服务器发起连接。该函数在收到服务器的应答前,不会返回。这意味着TCP连接总会等待至少到服务器的一次往返时间。

  使用阻塞模式的套接字,开发网络程序比较简单,容易实现。当希望能够立即发送和接收数据,且处理的套接字数量比较少的情况下,使用阻塞模式来开发网络程序比较合适。

阻塞模式套接字的不足表现为,在大量建立好的套接字线程之间进行通信时比较困难。当使用“生产者-消费者”模型开发网络程序时,为每个套接字都分别分配一个读线程、一个处理数据线程和一个用于同步的事件,那么这样无疑加大系统的开销。其最大的缺点是当希望同时处理大量套接字时,将无从下手,其扩展性很差。





非阻塞模式
  把套接字设置为非阻塞模式,即通知系统内核:在调用Windows Sockets API时,不要让线程睡眠,而应该让函数立即返回。在返回时,该函数返回一个错误代码。图所示,一个非阻塞模式套接字多次调用recv()函数的过程。前三次调用recv()函数时,内核数据还没有准备好。因此,该函数立即返回WSAEWOULDBLOCK错误代码。第四次调用recv()函数时,数据已经准备好,被复制到应用程序的缓冲区中,recv()函数返回成功指示,应用程序开始处理数据。

  当使用socket()函数和WSASocket()函数创建套接字时,默认都是阻塞的。在创建套接字之后,通过调用ioctlsocket()函数,将该套接字设置为非阻塞模式。Linux下的函数是:fcntl().
    套接字设置为非阻塞模式后,在调用Windows Sockets API函数时,调用函数会立即返回。大多数情况下,这些函数调用都会调用“失败”,并返回WSAEWOULDBLOCK错误代码。说明请求的操作在调用期间内没有时间完成。通常,应用程序需要重复调用该函数,直到获得成功返回代码。

    需要说明的是并非所有的Windows Sockets API在非阻塞模式下调用,都会返回WSAEWOULDBLOCK错误。例如,以非阻塞模式的套接字为参数调用bind()函数时,就不会返回该错误代码。当然,在调用WSAStartup()函数时更不会返回该错误代码,因为该函数是应用程序第一调用的函数,当然不会返回这样的错误代码。

    要将套接字设置为非阻塞模式,除了使用ioctlsocket()函数之外,还可以使用WSAAsyncselect()和WSAEventselect()函数。当调用该函数时,套接字会自动地设置为非阻塞方式。

  由于使用非阻塞套接字在调用函数时,会经常返回WSAEWOULDBLOCK错误。所以在任何时候,都应仔细检查返回代码并作好对“失败”的准备。应用程序连续不断地调用这个函数,直到它返回成功指示为止。上面的程序清单中,在While循环体内不断地调用recv()函数,以读入1024个字节的数据。这种做法很浪费系统资源。

    要完成这样的操作,有人使用MSG_PEEK标志调用recv()函数查看缓冲区中是否有数据可读。同样,这种方法也不好。因为该做法对系统造成的开销是很大的,并且应用程序至少要调用recv()函数两次,才能实际地读入数据。较好的做法是,使用套接字的“I/O模型”来判断非阻塞套接字是否可读可写。

    非阻塞模式套接字与阻塞模式套接字相比,不容易使用。使用非阻塞模式套接字,需要编写更多的代码,以便在每个Windows Sockets API函数调用中,对收到的WSAEWOULDBLOCK错误进行处理。因此,非阻塞套接字便显得有些难于使用。

    但是,非阻塞套接字在控制建立的多个连接,在数据的收发量不均,时间不定时,明显具有优势。这种套接字在使用上存在一定难度,但只要排除了这些困难,它在功能上还是非常强大的。通常情况下,可考虑使用套接字的“I/O模型”,它有助于应用程序通过异步方式,同时对一个或多个套接字的通信加以管理。

posted on 2010-06-11 01:02 杨粼波 阅读(24984) 评论(9)  编辑 收藏 引用 所属分类: 网络编程

评论

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式 2011-11-07 11:05 jemmyLiu

文章写得好的没的说 和你的博客名字一样的好
“牵着满街老婆逛” 哈哈...  回复  更多评论   

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式[未登录] 2012-06-16 23:52 helloworld

不错,套接字的“I/O模型是什么?  回复  更多评论   

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式 2012-09-06 13:24 雪中蕻

好啊!赞,极力赞赏!  回复  更多评论   

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式[未登录] 2012-09-15 15:46 张杰

给力,楼主  回复  更多评论   

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式 2013-02-06 16:46 template_cplus

关于阻塞
比如connect()客户端怎么可能会一直等待服务端返回呢?
比如你直接打开客户端,服务端不要开 没bind 你connect直接返回错误啊?~  回复  更多评论   

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式 2013-02-11 10:26 34

@template_cplus
小鸟  回复  更多评论   

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式 2013-09-09 17:53 toda

看了博主的博客名,感慨程序猿找个对象是该有多难啊,还要满街逛,生怕别人不知道,恐怕是美女吧  回复  更多评论   

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式[未登录] 2013-09-10 02:49 杨粼波

@toda

==!你妹....懂浪漫不?  回复  更多评论   

# re: Socket的阻塞模式和非阻塞模式 2013-12-10 13:39 xie

lz,请教一个问题,对于非阻塞的udp,调用sendto返回WSAEWOULDBLOCK,这个时候应该怎么处理? 感觉sleep和继续调用sendto直到成功,两种方法都不怎么好。楼主有没有更好的处理办法?  回复  更多评论   


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