從內(nèi)核角度看怎么設(shè)置connect超時(shí)

我們?cè)诰帉?xiě)網(wǎng)絡(luò)程序時(shí)，通常需要連接其他服務(wù)端（如微服務(wù)之間的通信），這時(shí)就需要通過(guò)調(diào)用 connect 函數(shù)來(lái)連接服務(wù)端。但我們發(fā)現(xiàn) connect 函數(shù)并沒(méi)有提供超時(shí)的設(shè)置，而在 Linux 系統(tǒng)中，connect 的默認(rèn)超時(shí)時(shí)間為75秒。所以，在連接不上服務(wù)端的情況下，我們需要等待75秒，這對(duì)我們不能接受的。

通過(guò) SO_SNDTIMEO 設(shè)置 connect 超時(shí)時(shí)間

雖然 connect 系統(tǒng)調(diào)用沒(méi)有提供超時(shí)的設(shè)置，但我們通過(guò)查閱 Linux 內(nèi)核代碼可以發(fā)現(xiàn)，connect 系統(tǒng)調(diào)用的超時(shí)時(shí)間可以通過(guò) SO_SNDTIMEO 參數(shù)來(lái)設(shè)定的，而 SO_SNDTIMEO 參數(shù)可以通過(guò) setsockopt 系統(tǒng)調(diào)用來(lái)設(shè)置，如下代碼：

struct timeval tv;
tv.tv_sec  = 1;  /* 設(shè)置1秒超時(shí) */tv.tv_usec = 0;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, &tv, sizeof(tv));

一般來(lái)說(shuō)，SO_SNDTIMEO 參數(shù)是用來(lái)設(shè)置 socket 的發(fā)送超時(shí)時(shí)間，為什么在 Linux 中還能設(shè)置 connect 的超時(shí)時(shí)間呢？我們來(lái)查看一下 connect 系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)：

// 調(diào)用鏈: connect() -> sys_connect() -> inet_stream_connect()
int inet_stream_connect(struct socket *sock, struct sockaddr * uaddr,                        int addr_len, int flags){    struct sock *sk = sock->sk;    int err;    long timeo;
    lock_sock(sk);    ...    switch (sock->state) {    ...    case SS_UNCONNECTED:        ...        err = -EINPROGRESS;        break;    }
    timeo = sock_sndtimeo(sk, flags & O_NONBLOCK); // 獲取 connect 超時(shí)時(shí)間，如果是非阻塞會(huì)返回0
    if ((1<<sk->state)&(TCPF_SYN_SENT|TCPF_SYN_RECV)) {        // 如果 socket 設(shè)置了非阻塞或者 connect 超時(shí)了        // 跳到 out 處執(zhí)行, 并且返回 EINPROGRESS 錯(cuò)誤        if (!timeo || !inet_wait_for_connect(sk, timeo))            goto out;
        err = sock_intr_errno(timeo);        if (signal_pending(current))            goto out;    }
    if (sk->state == TCP_CLOSE)        goto sock_error;
    sock->state = SS_CONNECTED;    err = 0;out:    release_sock(sk);    return err;    ...}

在 inet_stream_connect 函數(shù)中，首先調(diào)用了 sock_sndtimeo 獲取 socket 的 SO_SNDTIMEO 的值，我們來(lái)看看 sock_sndtimeo 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：

static inline long sock_sndtimeo(struct sock *sk, int noblock){    return noblock ? 0 : sk->sndtimeo; // 獲取socket的SO_SNDTIMEO的值，如果socket被設(shè)置了非阻塞，那么返回0}

sock_sndtimeo 函數(shù)只是簡(jiǎn)單的從 socket 對(duì)象中獲取 sndtimeo 字段的值，如果 socket 被設(shè)置了非阻塞，那么就返回0。

我們接著分析 inet_stream_connect 函數(shù)，在獲取到 SO_SNDTIMEO 的值后，就調(diào)用 inet_wait_for_connect 函數(shù)等待 socket 連接返回。返回三種情況：

• 連接成功了。

• 連接超時(shí)了。

• 連接被中斷了。

如果連接成功，connect 會(huì)返回0；如果連接超時(shí)，connect 會(huì)返回 EINPROGRESS 錯(cuò)誤；如果連接被中斷，connect 會(huì)返回 EINTR 錯(cuò)誤。

通過(guò)非阻塞與多路復(fù)用IO設(shè)置 connect 超時(shí)時(shí)間

從上面的分析可以看到，當(dāng)把 socket 設(shè)置為非阻塞時(shí)，connect 系統(tǒng)調(diào)用會(huì)立刻返回 EINPROGRESS 錯(cuò)誤，這時(shí)我們可以把 socket 添加到多路復(fù)用 IO 中進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，并且設(shè)置多路復(fù)用 IO 的超時(shí)時(shí)間即可達(dá)到設(shè)置 connect 超時(shí)時(shí)間的目的，如下代碼：

int connect_timeout(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen, int timeout){    int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
    fcntl(sockfd, F_SETFL, flags|O_NONBLOCK);               // 設(shè)置為非阻塞     int n = connect(sockfd, serv_addr, sizeof(*serv_addr)); // 連接服務(wù)端    if (n < 0) {          if (errno != EINPROGRESS && errno != EWOULDBLOCK)             return -1;          struct timeval tv;        fd_set wset;
        tv.tv_sec = timeout/1000;        tv.tv_usec = (timeout - tv.tv_sec*1000)*1000;
        FD_ZERO(&wset);        FD_SET(sockfd, &wset); // 把socket添加到select中進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)
        n = select(sockfd + 1, NULL, &wset, NULL, &tv);        if (n < 0) {            return -1; // 出錯(cuò)        } else if (0 == n) {             return 0;  // 超時(shí)        }    }
    fcntl(fd,F_SETFL,flags & ~O_NONBLOCK); // 恢復(fù)為阻塞模式
    return 1;}

connect_timeout 函數(shù)實(shí)現(xiàn)了有超時(shí)機(jī)制的 connect，其主要步驟有：

• 通過(guò)調(diào)用 fcntl 函數(shù)把 socket 設(shè)置為非阻塞。

• 調(diào)用 connect 函數(shù)進(jìn)行連接服務(wù)端。

• 如果 connect 函數(shù)返回 EINPROGRESS 或者 EWOULDBLOCK 錯(cuò)誤，表示連接還沒(méi)有建立，所以此時(shí)把 socket 添加到 select 中進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，并且設(shè)置 select 的超時(shí)時(shí)間。

• 判斷 select 的返回值，如果返回值大于0，表示連接成功；如果返回值小于0，表示連接出錯(cuò)；如果反正等于0，表示連接超時(shí)。

• 最后把 socket 恢復(fù)到阻塞模式。

這種設(shè)置 connect 的超時(shí)時(shí)間的方式比前面設(shè)置 SO_SNDTIMEO 值的方式更為通用，因?yàn)樵诜?Linux 系統(tǒng)中，設(shè)置 SO_SNDTIMEO 值的方式不一定有效。