Linux下非阻塞socket详解：实现高效网络通信 (linux非阻塞socket)

在进行网络通信的过程中，一个外界的请求发送到服务器，服务器需要尽快地处理这个请求并返回响应。然而，如果在传输数据的过程中发生了阻塞，那么整个程序将会被卡住，导致程序无法正常运行。为了解决这个问题，Linux操作系统引入了非阻塞socket，它可以使得I/O操作不再阻塞，在程序的执行中，可以快速处理外界请求。

1. 什么是非阻塞socket

在Linux下，我们通常使用socket来进行网络编程。socket可以进行两种方式的I/O操作：阻塞和非阻塞。非阻塞I/O操作指的是在没有准备好的数据时，不会一直进行等待，而是立即返回一个错误码。这种操作通常需要与select()或epoll()等系统调用一起使用，以实现异步I/O操作。

对于阻塞I/O操作，它会等待直到有数据可以被读取或写入。当没有数据可以被读取或写入的时候，整个程序就会被挂起，直到有数据可以被读取或写入。这会导致程序变得十分低效。

相对于阻塞socket，非阻塞socket更加高效。它可以等待多个文件描述符上的事件，并在一个线程中同时处理多个任务。这使得程序可以同时处理多个I/O任务，使得整体执行速度更快。

2. 实现非阻塞socket

实现非阻塞socket并不难。在创建socket的时候，需要使用下面的语句将socket设置为非阻塞模式：

“`

fcntl(sockfd, F_SETFL, fcntl(sockfd, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK);

“`

这里，fcntl()系统调用用于改变文件描述符的属性。其中，之一个参数sockfd是需要操作的socket文件描述符，第二个参数F_SETFL用于设置socket的属性，第三个参数用于获取当前socket的属性，并且加上O_NONBLOCK参数后返回给fcntl()函数。

当我们将socket设置为非阻塞模式以后，我们就可以调用read()和write()等函数进行非阻塞式的I/O操作了。如果当前没有数据可以读取或写入，那么read()和write()函数会立即返回，并且设置errno为EAGN或EWOULDBLOCK。此时，我们需要等待一段时间，再次尝试进行读取或写入操作。

但是，在非阻塞socket中，我们不能直接使用常规的read()和write()函数进行读写操作。我们需要使用select()或epoll()系统调用来进行异步I/O操作。在这两种系统调用中，我们需要将每个非阻塞socket的文件描述符添加到读或写的中。当某个文件描述符读或写准备就绪时，我们就可以对它进行操作了。

3. 非阻塞socket的优点

相较于传统的阻塞式I/O，非阻塞socket具有下面几个优点：

（1）提高程序的效率。由于可以异步进行多个I/O操作，非阻塞socket可以大大提高程序的执行效率。

（2）减少资源的浪费。由于非阻塞socket避免了程序长时间的等待，可以减少服务器资源的浪费。

（3）更好的适应性。在高并发的网络环境下，非阻塞socket可以更好地适应大量的请求，并从中获取更多的收益。

4. 非阻塞socket的适用场景

非阻塞socket适用于如下的场景：

（1）高并发请求。由于非阻塞socket可以并发执行多个I/O操作，适用于高并发请求的场景。

（2）繁忙的I/O操作。当I/O操作较为繁忙时，使用非阻塞socket可以避免程序因为等待而耗费大量的时间。

（3）实时数据处理。在需要对实时数据进行快速处理的场景中，使用非阻塞socket可以保证数据的及时性。

5.

Linux下的非阻塞socket是网络通信过程中不可或缺的一部分。非阻塞socket可以大大提高程序的效率，减少服务器资源的浪费，并且更好地适应高并发的网络环境。在实际的网络编程中，我们需要注意其使用方法，并且需要使用select()或epoll()来进行异步I/O操作。在使用过程中，我们需要注意一些细节，比如如何处理非阻塞I/O操作返回的错误码等。