如何使用Linux ioctl和fionbio优化网络编程 (linux ioctl fionbio)

网络编程是现代计算机科学的核心领域，通常用于客户端/服务器程序，实时通信等应用程序。网络编程涉及两个相对困难的方面：编写高效的代码和处理异步I/O。

在本文中，我们将探讨如何使用ioctl和fionbio优化网络编程。我们将开始讨论ioctl，为什么它对网络编程非常重要，然后继续如何使用fionbio。

什么是ioctl？

ioctl的全称是input/output control，它是一种系统调用，用于完成设备特定的控制。使用ioctl可控制众多设备，如窗口管理器，接口网卡等外部设备。

在Linux中，ioctl系统调用通常被用于访问网络和存储设备。在网络编程中，ioctl与系统套接字（socket）一起使用，可对套接字进行配置和管理。

由于套接字是网络编程的核心概念，因此对它进行操作的能力使ioctl变成编写高效套接字API的必要工具。

在网络编程中，ioctl可用于以下操作：

1. 更改套接字的工作模式，如将它从阻塞模式更改为非阻塞模式。

2. 获取或设置套接字选项，如超时时间或接收缓冲区大小。

3. 控制底层网络协议，如TCP和UDP的协议标志。

通过使用ioctl系统调用，我们可以快速轻松地访问套接字的属性和控件，从而提高了套接字的性能和安全性。

如何使用ioctl？

使用ioctl可以更改套接字的属性和工作模式，这对于网络编程至关重要。以下是ioctl系统调用的示例用法：

int ioctl(int sockfd, int request, …);

sockfd参数是用于控制的套接字描述符，request参数用于标识具体要进行的操作，而最后一个参数是可选参数，表示与请求相关的数据。

以下是ioctl可进行的常见操作：

1）更改套接字的工作模式：

传递给ioctl的request参数是FIONBIO，在这种情况下，我们可以使用该参数将套接字从阻塞模式转换为非阻塞模式。如果我们在阻塞模式下读取或写入数据，则套接字将在读写操作完成之前一直等待，直到数据到达或请求的操作已完成。

2）限制或增加套接字的接收和发送缓冲区

request可以使用以下选项之一：

SO_RCVBUF – 接收缓冲区大小（字节数）

SO_SNDBUF – 发送缓冲区大小（字节数）

可以使用此选项扩展或缩小套接字的缓冲区大小。

3）获取套接字的本地IP地址

传递给request参数的值为SIOCGIFADDR，以获取套接字的本地IP地址。

fionbio的作用

fionbio是操纵图像设备的一个ioctl命令，它为非阻塞I/O操作定义了标志。从技术上讲，fionbio与阻塞（普通）I/O操作的区别在于，在fionbio中，读操作将立即返回，而不是等待数据可读。

在fionbio的帮助下，我们可以轻松处理异步I/O，并且能够实现非阻塞I/O操作，从而使套接字操作的代码更加高效。

如何使用fionbio

以下是如何使用fionbio的样例代码：

int fionbio_on(int sockfd) {

int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL);

flags |= O_NONBLOCK;

return fcntl(sockfd, F_SETFL, flags);

}

int fionbio_off(int sockfd) {

int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL);

flags &= ~O_NONBLOCK;

return fcntl(sockfd, F_SETFL, flags);

}

在上述代码中，我们使用fcntl系统调用将套接字从阻塞模式转换为fionbio模式。该方法将非阻塞标志设置为O_NONBLOCK标志。

在需要时，我们可以使用fionbio_off方法将套接字从fionbio模式切换回阻塞模式。

结论

网络编程需要高效的代码和良好的异步I/O处理，而ioctl和fionbio则是实现这两个方面之一的关键。

在本文中，我们探讨了如何使用ioctl和fionbio优化网络编程。我们讨论了ioctl的基本原理和使用方法，以及如何使用fionbio实现非阻塞I/O。通过使用这些方法，我们可以提高套接字的性能和安全性，从而为我们的网络应用程序提供更高效的I/O操作。

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给你一个哈，我自己调试好的，并且加了详细注释袭绝~~记得给分啊，我没分问问题了~

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/*gethostbyname 超时返回

这里使用的办法是设置一个时钟，如果gethostbyname在指定的时间内尚未返回，

时钟会强制其返回，得到的返回值显然是空指针，等价于告诉用户主拍桐姿机未连如互联网或者该域名无法解析。*/

static sigjmp_buf jmpbuf;

static void alarm_func() //该函数执行之后会执行跳转

{

siglongjmp(jmpbuf, 1);

}

static struct hostent *gngethostbyname(char *HostName, int timeout)

{

struct hostent *lpHostEnt;

signal(SIGALRM, alarm_func); //接受alarm信号，然后调用函数

if(sigsetjmp(jmpbuf, 1) != 0)//跳转目的地

{

alarm(0);//timout

signal(SIGALRM, SIG_IGN);

return NULL;

}

alarm(timeout);//setting alarm

printf(“\nwill gethost!\n”);

lpHostEnt = gethostbyname(HostName);

signal(SIGALRM, SIG_IGN);

return lpHostEnt;

}

/*(linux socket编程实现connect超时的一种方法

创建套接字，将其设置成非阻塞状态。

调用connect连接对端主机，如果失败，判断当时的errno是否为EINPROGRESS，也就是说是不是连接正在进行中，如果是，转到步骤3，如果不是，返回错误。轮唤

用select在指定的超时时间内监听套接字的写就绪事件，如果select有监听到，证明连接成功，否则连接失败。*/

int main(int argc, char *argv)

{

//更好检查一下参数，要求传入3个参数 URL PORT TIMEOUT(connect && send && recv 3个参数的超时)

int fd, retval,res,error;

struct sockaddr_in addr;

struct timeval timeo = {15, 0}; //time ou struct

struct hostent *site;

socklen_t len = sizeof(timeo);

fd_set set;

fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if (argc == 4)

timeo.tv_sec = atoi(argv);

site=gngethostbyname(argv,3); //解析域名的超时设置,测试域名超时，可以写一个可以ping的通但是没有办法解析域名

//的IP地址到resolv.conf里面，然后加上一个默认路由，直接PING一个百度，就能发现如果不加超时机制就会一直卡在那里

if(NULL == site)

{

printf(“\ncan not find the site!\n”);

return -2;

}

fcntl(fd, F_SETFL, fcntl(fd, F_GETFL) | O_NONBLOCK); //设置为非阻塞模式

addr.sin_family = AF_INET;

//addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv);

memcpy(&addr.sin_addr, site->h_addr_list, site->h_length);

addr.sin_port = htons(atoi(argv));

printf(“%d\n”, time(NULL));

/*if (connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == 0) {

printf(“connected1\n”);

// return 0;

}*/

//res=connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

//printf(“\nconnect result:\n”,res);

if (connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) != 0)

{

//调用一次系统函数失败后直接看errno,确定是什么问题，下面的代码可以实现在没有默认路由的情况下直接返回失败.

if (errno != EINPROGRESS) {

printf(“connect:normal network unreach!!”);

return -1;

}

printf(“\nwill select\n”);

FD_ZERO(&set);/*将set清零使中不含任何fd*/

FD_SET(fd,&set); /*将一个给定的文件描述符加入之中*/

retval = select(fd + 1, NULL, &set, NULL, &timeo);

if (retval == -1) {

printf(“select”);

return -1;

} else if(retval == 0) {

printf(“timeout\n”); //这样的select等于是变成了再timeout时间内是阻塞模式，超过timeout就直接返回

printf(“%d\n”, time(NULL));

return 0;

}

else

{

printf(“connected—>:\n”,retval);

getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, (socklen_t *)&len); //判断在connected成功之后，获取套接口目前的一些信息来判断是否真的是连接上了，返回0表示真的连上了

printf(“error—>:\n”,error);

if(0!=error)

return -1;

}

}

int ul = 0;

ioctl(fd, FIONBIO, &ul); //设置为阻塞模式

//return 0;

setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char *)&timeo,sizeof(timeo));

setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char *)&timeo,sizeof(timeo));

printf(“\nbefore\n”);

sleep(5); //在sleep 5的时候，拔掉网线就可以测试出recv超时的功能，如果不加recv 的超时功能，拔掉网线后就会一直卡在那里，当然你在实际应用的时候没必要加这个

printf(“\nafter\n”);

char *msg=”GET / HTTP/1.0\r\n\r\n”;

if( send(fd, msg, strlen(msg), 0)0)

{

printf(“:”,i,buf);

i++;

}

printf(“\n——end\n”);

close(fd);

return;

}

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