linux fcntl 非阻塞

fcntl 是 Linux 系统中的一个系统调用，用于对文件描述符执行各种操作。当涉及到非阻塞模式时，fcntl 可以用来设置文件描述符的属性，使其在进行 I/O 操作时不会阻塞进程的执行。

基础概念

非阻塞模式：在这种模式下，如果一个 I/O 操作不能立即完成，系统会立即返回一个错误，而不是等待操作完成。这对于需要快速响应或者并发处理多个任务的程序来说非常有用。

类型与应用场景

网络编程：在服务器端处理大量并发连接时，非阻塞 I/O 可以显著提高性能。
实时系统：需要快速响应外部事件的系统，如游戏服务器、金融交易系统等。
多任务处理：在单线程或多线程环境中，需要同时执行多个任务的场景。

示例代码

以下是一个使用 fcntl 设置文件描述符为非阻塞模式的简单示例：

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int set_nonblocking(int fd) {
    int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    if (flags == -1) return -1;
    flags |= O_NONBLOCK;
    return fcntl(fd, F_SETFL, flags);
}

int main() {
    int fd = open("test.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    if (set_nonblocking(fd) == -1) {
        perror("fcntl");
        close(fd);
        return 1;
    }

    char buffer[100];
    ssize_t n = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    if (n == -1) {
        if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
            printf("Read would block, doing other things...\n");
        } else {
            perror("read");
        }
    } else {
        buffer[n] = '\0';
        printf("Read %ld bytes: %s\n", n, buffer);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

遇到的问题及解决方法

问题：设置非阻塞模式后，read 或 write 操作可能会立即返回错误 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。

原因：当前没有数据可读或没有足够的空间可写，且文件描述符处于非阻塞模式。

解决方法：

使用 select、poll 或 epoll 等机制来检查文件描述符的状态，然后再进行 I/O 操作。
在循环中尝试 I/O 操作，直到成功或遇到其他错误为止。

例如，使用 select 来等待文件描述符变为可读：

fd_set readfds;
struct timeval timeout;

FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(fd, &readfds);

timeout.tv_sec = 5; // 等待5秒
timeout.tv_usec = 0;

int ret = select(fd + 1, &readfds, NULL, NULL, &timeout);
if (ret == -1) {
    perror("select");
} else if (ret) {
    if (FD_ISSET(fd, &readfds)) {
        // 文件描述符可读，执行 read 操作
    }
} else {
    // 超时
}

通过这种方式，可以有效地处理非阻塞 I/O 操作中的等待问题。