socket阻塞、非阻塞的影响

一个 socket 是否设置为阻塞模式，只会影响到 connect/accept/send/recv 等四个 socket API 函数，不会影响到 select/poll/epoll_wait 函数，后三个函数的超时或者阻塞时间是由其函数自身参数控制的。

（一）原理分析

下面详细的解释，为了方便解释，在这之前我们先明确几个基础概念：

connfd：创建 socket，主动发起连接的一端（客户端），该端调用 connect 函数主动发起连接；

listenfd：创建 socket，绑定地址和端口，调用 listen 函数发起侦听的一端（服务端）；

clientfd：调用 accept 函数接受连接，由 accept 函数返回的 socket（服务端）。

accept 函数并不参与三次握手过程，accept 函数从已经连接的队列中取出连接，返回 clientfd，最后客户端与服务端分别通过 connfd 和 clientf 进行通信（调用 send 或者 recv 函数）。

（二）socket 是否阻塞对下列 API 造成的影响

Linux fcntl函数

1. 当 connfd 被设置成阻塞模式时（默认行为，无需设置），connect 函数会一直阻塞到连接成功或超时或出错，超时值需要修改内核参数

2. 当 connfd 被设置成非阻塞模式，无论连接是否建立成功，connect 函数都会立刻返回，那如何判断 connect 函数是否连接成功呢？

接下来使用 select 、poll、 epoll_wait 实现异步 connect 函数去判断 socket 是否可写即可，当然，Linux 系统上还需要额外加一步——使用 getsockopt 函数判断此时 socket 是否有错误，这就是所谓的异步 connect 或者叫非阻塞 connect

1. 当 listenfd 设置成阻塞模式（默认行为，无需额外设置）时，如果连接 pending 队列中有需要处理的连接，accept 函数会立即返回，否则会一直阻塞下去，直到有新的连接到来。

2. 当 listenfd 设置成非阻塞模式，无论连接 pending 队列中是否有需要处理的连接，accept 都会立即返回，不会阻塞。如果有连接，则 accept 返回一个大于 0 的值，这个返回值即是我们上文所说的 clientfd；如果没有连接，accept 返回值小于 0，错误码 errno 为 EWOULDBLOCK（或者是 EAGAIN，这两个错误码值相等）。

1. 当 connfd 或 clientfd 设置成阻塞模式时：

send 函数会尝试发送数据，如果对端因为 TCP 窗口太小导致本端无法将数据发送出去，send 函数会一直阻塞直到对端 TCP 窗口变大足以发数据或者超时；

recv 函数则正好相反，如果此时没有数据可收获，recv函数会一直阻塞直到收取到数据或者超时，有的话，取到数据后返回。

send 和 recv 函数的超时时间可以分别使用 SO_SNDTIMEO 和 SO_RCVTIMEO 两个 socket 选项来设置。

2. 当 connfd 或 clientfd 设置成非阻塞模式时，

send 和 recv 函数都会立即返回，send 函数即使因为对端 TCP 窗口太小发不出去也会立即返回，recv 函数如果无数据可收也会立即返回，此时这两个函数的返回值都是 -1，错误码 errno 是 EWOULDBLOCK（或 EAGIN，与上面同）。

这种情况下，send 和 recv 函数的返回值有三种情形，分别是大于 0，等于0 和小于 0，总结如下表：

（三）select/poll/epoll_wait 函数的等待或超时时间

select、poll、epoll_wait 函数的超时时间分别有传给各自函数的时间参数决定的，我们来看下这三个函数的签名：

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
 
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
 
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

三个函数最后一个参数是 timeout，只不过 select 函数的 timeout 参数的类型是一个结构体指针，这个结构的定义如下

struct timeval 
{
    long    tv_sec;         /* seconds */
    long    tv_usec;        /* microseconds */
};

select 函数的总超时时间是 timeout->tv_sec 和 timeout->tv_usec 之和， 前者的时间单位是秒，后者的时间单位是微秒。

select 函数的 timeout 参数含义有三种：

1. 当 timeout 为 NULL 时，select 函数将一直阻塞下去，直到出错或者绑定其上的 socket 有事件；
2. 当 timeout->tv_sec 和 timeout->tv_usec 同时为 0 时，select 函数会检查一下绑定在其上的 socket 是否有事件，然后立刻返回；
3. 当 timeout->tv_sec 和 timeout->tv_usec 之和大于 0 时，select 函数检测到绑定其上的 socket 有时间才会返回或者阻塞时长为 timeout->tv_sec + timeout->tv_usec 。

poll 和 epoll_wait 函数的超时时间为毫秒，设置为 0，和 select 函数一样，检测一下绑定其上的 socket 是否有事件，然后立即返回。

（四）使用 epoll 模型是否要将 socket 设置成非阻塞的

答案是需要的。

1. listenfd 和 clientfd

epoll 模型通常用于服务端，那讨论的 socket 只有 listenfd 和 clientfd 了。

边沿触发只触发一次，需要程序一次读完所有数据，一般在read/recv/accept的外层需要加一个循环，直到没有数据，但是当某次循环下数据恰好读完后再调用read/recv/accept程序会阻塞，所以需要将socket设置成非阻塞。
而水平触发则会多次触发，直到数据被读完，所以一般读取一次后继续调用epoll_wait，数据如果没有读完则epoll_wait仍会返回，所以在水平触发模式下可以使用阻塞socket。

总结：水平触发的情况下可以使用阻塞socket，而边沿触发需要将socket设置成非阻塞。

建议：建议都将socket设置成非阻塞，比如当调用write/send函数发送数据时，若缓冲区空间不足，如果使用阻塞套接字，则read/send操作会阻塞。

这种情况下，一般将待发送的数据存入自己的缓冲区，再监听socket的可写事件，再依次将数据发送出去。

2. clientfd 

现在就剩下 clientfd 了，如果不将 clientfd 设置成非阻塞模式，那么一旦 epoll_wait 检测到读或者写事件返回后，接下来处理 clientfd 的读或写事件，如果对端因为 TCP 窗口太小，send 函数刚好不能将数据全部发送出去，将会造成阻塞，进而导致整个服务“卡住”。