1、前言

　　最近在寫一個測試工具，要求快速的高效率的掃描出各個伺服器開放了哪些埠。當時想了一下，ping只能檢測ip，判斷伺服器的網路是連通的，而不能判斷是否開放了埠。我們知道埠屬於網路的傳輸層，因此需要用ip和埠來探測，這個時候就可以用connect來探測一下，針對TCP協議，connect函式要進行TCP三次握手，如果connect成功，則說明伺服器開放了某個埠，如果connect失敗，則說明伺服器沒有開放某個埠。而connect失敗是通過超時來控制的，在規定的時間內，connect會發起多次連線，一直執行到超時，才返回錯誤。預設情況下，connect是阻塞的，而且預設的超時時間為75s，正常情況下，檢測網路的連通性都是毫秒級，如果要判斷10萬臺伺服器的，用阻塞的預設的connect去做，效率非常低下。因此採用非阻塞的connect，而且需要自定義超時間（我自定義超時時間為5s）。

2、非阻塞connect

　　對於阻塞式套接字，呼叫connect函式將激發TCP的三次握手過程，而且僅在連線建立成功或者出錯時才返回；對於非阻塞式套接字，如果呼叫connect函式會之間返回-1（表示出錯），且錯誤為EINPROGRESS，表示連線建立，建立啟動但是尚未完成；如果返回0，則表示連線已經建立，這通常是在伺服器和客戶在同一臺主機上時發生。

　　select是一種IO多路複用機制，它允許程序指示核心等待多個事件的任何一個發生，並且在有一個或者多個事件發生或者經歷一段指定的時間後才喚醒它。connect本身並不具有設定超時功能，如果想對套接字的IO操作設定超時，可使用select函式。

　　對於select和非阻塞connect，注意兩點：[1] 當連線成功建立時，描述符變成可寫； [2] 當連線建立遇到錯誤時，描述符變為即可讀，也可寫，遇到這種情況，可呼叫getsockopt函式。

3、實現步驟

（1） 建立socket，並利用fcntl將其設定為非阻塞

（2） 呼叫connect函式，如果返回0，則連線建立；如果返回-1，檢查errno ，如果值為 EINPROGRESS，則連線正在建立。

（3） 為了控制連線建立時間，將該socket描述符加入到select的可讀可寫集合中，採用select函式設定超時。

（4） 如果規定時間內成功建立，則描述符變為可寫；否則，採用getsockopt函式捕獲錯誤資訊

（5） 恢復套接字的檔案狀態並返回。

測試程式碼如下所示：

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <string.h>
  4 #include <unistd.h>
  5 #include <sys/types.h>          /* See NOTES */
  6 #include <sys/socket.h>
  7 #include <netinet/in.h>
  8 #include <fcntl.h>
  9 #include <errno.h>
 10 
 11 int main(int argc, char **argv)
 12 {
 13     if (argc < 3) {
 14         printf("please input ip and port, for example ./main 120.12.34.56 80.\n");
 15         return -1;
 16     }
 17 
 18     
 19     char *ipaddr = argv[1];
 20     unsigned int port = atoi(argv[2]);
 21 
 22     int fd = 0;
 23     struct sockaddr_in  addr;
 24     fd_set fdr, fdw;
 25     struct timeval timeout;
 26     int err = 0;
 27     int errlen = sizeof(err);
 28 
 29     fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 30     if (fd < 0) {
 31         fprintf(stderr, "create socket failed,error:%s.\n", strerror(errno));
 32         return -1;
 33     }
 34 
 35     bzero(&addr, sizeof(addr));
 36     addr.sin_family = AF_INET;
 37     addr.sin_port = htons(port);
 38     inet_pton(AF_INET, ipaddr, &addr.sin_addr);
 39 
 40     /*設定套接字為非阻塞*/
 41     int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
 42     if (flags < 0) {
 43         fprintf(stderr, "Get flags error:%s\n", strerror(errno));
 44         close(fd);
 45         return -1;
 46     }
 47     flags |= O_NONBLOCK;
 48     if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {
 49         fprintf(stderr, "Set flags error:%s\n", strerror(errno));
 50         close(fd);
 51         return -1;
 52     }
 53 
 54     /*阻塞情況下linux系統預設超時時間為75s*/
 55     int rc = connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
 56     if (rc != 0) {
 57         if (errno == EINPROGRESS) {
 58             printf("Doing connection.\n");
 59             /*正在處理連線*/
 60             FD_ZERO(&fdr);
 61             FD_ZERO(&fdw);
 62             FD_SET(fd, &fdr);
 63             FD_SET(fd, &fdw);
 64             timeout.tv_sec = 10;
 65             timeout.tv_usec = 0;
 66             rc = select(fd + 1, &fdr, &fdw, NULL, &timeout);
 67             printf("rc is: %d\n", rc);
 68             /*select呼叫失敗*/
 69             if (rc < 0) {
 70                 fprintf(stderr, "connect error:%s\n", strerror(errno));
 71                 close(fd);
 72                 return -1;
 73             }
 74             
 75             /*連線超時*/
 76             if (rc == 0) {
 77                 fprintf(stderr, "Connect timeout.\n");
 78                 close(fd);
 79                 return -1;
 80             }
 81             /*[1] 當連線成功建立時，描述符變成可寫,rc=1*/
 82             if (rc == 1 && FD_ISSET(fd, &fdw)) {
 83                 printf("Connect success\n");
 84                 close(fd);
 85                 return 0;
 86             }
 87             /*[2] 當連線建立遇到錯誤時，描述符變為即可讀，也可寫，rc=2 遇到這種情況，可呼叫getsockopt函式*/
 88             if (rc == 2) {
 89                 if (getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &errlen) == -1) {
 90                     fprintf(stderr, "getsockopt(SO_ERROR): %s", strerror(errno));
 91                     close(fd);
 92                     return -1;
 93 
 94                 }
 95 
 96                 if (err) {
 97                     errno = err;
 98                     fprintf(stderr, "connect error:%s\n", strerror(errno));
 99                     close(fd);
100                     return -1;
101 
102                 }
103             }
104 
105         } 
106         fprintf(stderr, "connect failed, error:%s.\n", strerror(errno));
107         return -1;
108     } 
109     return 0;
110 }

4、參考資料

http://dongxicheng.org/network/non-block-connect-implemention/

http://www.cnblogs.com/flyxiang2010/archive/2010/12/17/1909051.html