О чём не пишут в книгах по Delphi - А. Григорьев

При задании аргумента FIONBIO параметр arg рассматривается как входной. Если его значение равно нулю, сокет будет переведен в блокирующий режим, если не равно нулю — в неблокирующий. Таким образом, чтобы перевести который сокет s в неблокирующий режим, нужно выполнить следующие действия (листинг 2.28).

Листинг 2.28. Перевод сокета в неблокирующий режим

var

 S: TSocket;

 Arg: u_long;

begin

 ...

 Arg := 1;

 ioctlsocket(S, FIONBIO, Arg);

Пока программа использует только стандартные сокеты (а не сокеты Windows), сокет может быть переведен в неблокирующий или обратно в блокирующий режим в любой момент. Неблокирующим может быть сделан любой сокет (серверный или клиентский) независимо от протокола.

Функция ioctlsocket возвращает нулевое значение в случае успеха и ненулевое — при ошибке. В примере, как всегда, проверка результата для краткости опущена.

Итак, по умолчанию сокет работает в блокирующем режиме. С особенностями работы функций accept, connect, recv и send в этом режиме мы уже познакомились. Теперь рассмотрим то, как они ведут себя в неблокирующем режиме. Для этого сначала вспомним, когда эти функции блокируют вызвавшую их нить.

□ accept — блокирует нить, если на момент ее вызова очередь подключений пуста. 

□ connect — в случае TCP блокирует сокет практически всегда, потому что требуется время на установление связи с удаленным сокетом. Без блокирования вызов connect выполняется только в том случае, если какая-либо ошибка не дает возможности приступить к операции установления связи. Также без блокирования функция connect выполняется при использовании UDP, потому что в данном случае она только устанавливает фильтр для адресов.

□ recv — блокирует нить, если на момент вызова входной буфер сокета пуст.

□ send — блокирует нить, если в выходном буфере сокета недостаточно места, чтобы скопировать туда переданную информацию.

Если условия, при которых эти функции выполняются без блокирования, выполнены, то их поведение в блокирующем и неблокирующем режимах идентично. Если же выполнение операции без блокирования невозможно, функции возвращают результат, указывающий на ошибку . Чтобы понять, произошла ли ошибка из-за необходимости блокирования или из-за чего-либо еще. программа должна вызвать функцию WSAGetLastError. Если она вернет WSAEWOULDBLOCK, значит, никакой ошибки не было, но выполнение операции без блокирования невозможно. Закрывать сокет и создавать новый после WSAEWOULDBLOCK, разумеется, не нужно, т.к. ошибки не было, и связь (в случае TCP) осталась неразорванной.

Следует отметить, что при нулевом выходном буфере сокета (т.е. когда функция send передаст данные напрямую в сеть) и большом объеме информации функция send может выполняться достаточно долго, т.к. эти данные отправляются по частям, и на каждую часть в рамках протокола TCP получаются подтверждения. Но эта задержка не считается блокированием, и в данном случае send будет одинаково вести себя с блокирующими и неблокирующими сокетами, т.е. вернет управление программе лишь после того, как все данные окажутся в сети.

Для функций accept, recv и send WSAEWOULDBLOCK означает, что операцию следует повторить через некоторое время, и, может быть, в следующий раз она не потребует блокирования и будет выполнена. Функция connect в этом случае начинает фоновую работу по установлению соединения. О завершении этой работы можно судить по готовности сокета, которая проверяется с помощью функции select. Листинг 2.29 иллюстрирует это.

Листинг 2.29. Установление связи при использовании неблокирующего сокета

var

 S: TSocket;

 Block: u_long;

 SetW, SetE: TFDSet;

begin

 S :=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

 ...

 Block := 1;

 ioctlsocket(S, FIONBIO, Block);

 connect(S, ...);

 if WSAGetLastError <> WSAEWOULDBLOCK then

 begin

  // Произошла ошибка

  raise ...

 end;

 FD_ZERO(SetW);

 FD_SET(S, SetW);

 FD_ZERO(SetE);

 FD_SET(S, SetE);

 select(0, nil, @SetW, @SetE, nil);

 if FD_ISSET(S, SetW) then

  // Connect выполнен успешно

 else if FD_ISSET(S, SetE) then

  // Соединиться не удалось

 else

  // Произошла еще какая-то ошибка

Напомним, что сокет, входящий в множество SetW, будет считаться готовым, если он соединен, а в его выходном буфере есть место. Сокет, входящий в множество SetE, будет считаться готовым, если попытка соединения не удалась. До тех пор, пока попытка соединения не завершилась (успехом или неудачей), ни одно из этих условий готовности не будет выполнено. Таким образом, в данном случае select завершит работу только после того, как будет выполнена попытка соединения, и о результатах этой попытки можно будет судить по тому, в какое из множеств входит сокет.

Из приведенного примера не видно, какие преимущества дает неблокирующий сокет по сравнению с блокирующим. Казалось бы, проще вызвать connect в блокирующем режиме, дождаться результата и лишь потом переводить сокет в неблокирующий режим. Во многих случаях это действительно может оказаться удобнее. Преимущества соединения в неблокирующем режиме связаны с тем, что между вызовами connect и select программа может выполнить какую-либо полезную работу, а в случае блокирующего сокета программа будет вынуждена сначала дождаться завершения работы функции connect и лишь потом сделать что-то еще. 

Функция send для неблокирующего сокета также имеет некоторые специфические черты поведения. Они проявляются, когда свободное место в выходном буфере есть, но его недостаточно для хранения данных, которые программа пытается отправить с помощью этой функции. В этом случае функция send, согласно документации, может скопировать в выходной буфер такой объем данных, для которого хватает места. При этом она вернет значение, равное этому объему (оно будет меньше, чем значение параметра len, заданного программой). Оставшиеся данные программа должна отправить позже, вызвав еще раз функцию send. Такое поведение функции send возможно только при использовании TCP. В случае UDP дейтаграмма никогда не разделяется на части, и если в выходном буфере не хватает места для всей дейтаграммы, то функция send возвращает ошибку, a WSAGetLastError — WSAEWOULDBLOCK.

Сразу отметим, что, хотя спецификация допускает частичное копирование функцией send данных в буфер сокета, на практике такое поведение наблюдать пока не удалось: все эксперименты показали, что функция send всегда либо копирует данные целиком, расширяя при необходимости буфер, либо дает ошибку WSAEWOULDBLOCK. Далее этот вопрос будет обсуждаться подробнее. Тем не менее при написании программ следует учитывать возможность частичного копирования, т.к. оно может появиться в тех условиях или в тех реализациях библиотеки сокетов, которые в наших экспериментах не были проверены.

2.1.16. Сервер на неблокирующих сокетах

В этом разделе мы создадим сервер, основанный на неблокирующих сокетах. Это будет наш первый сервер, не использующий функцию ReadFromSocket (см. листинг 2.13). Этот сервер (пример NonBlockingServer на компакт-диске) состоит из одной нити, которая никогда не будет блокироваться сокетными операциями, т.к. все сокеты используют неблокирующий режим. На форме находится таймер, по сигналам которого сервер выполняет попытки чтения данных с сокетов всех подключившихся клиентов. Если данных нет, функция recv немедленно завершается с ошибкой WSAEWOULDBLOCK, и сервер переходит к попытке чтения из следующего сокета.

Запуск сервера (листинг 2.30) мало чем отличается от запуска многонитевого сервера (см. листинг 2.19). Практически вся разница заключается в том, что вместо запуска "слушающей" нити сокет переводится в неблокирующий режим и включается таймер.

Листинг 2.30. Инициализация сервера на неблокирующих сокетах

// Реакция на кнопку "Запустить" - запуск сервера

procedure TServerForm.BtnStartServerClick(Sender: TObject);

var

 // Адрес, к которому привязывается слушающий сокет

 ServerAddr: TSockAddr;

 NonBlockingArg: u_long;

begin

 // Формируем адрес для привязки.

 FillChar(ServerAddr.sin_zero, SizeOf(ServerAddr.sin_zero), 0);

 ServerAddr.sin_family := AF_INET;

 ServerAddr.sin_addr.S_addr := INADDR_ANY;

 try

  ServerAddr.sin_port := htons(StrToInt(EditPortNumber.Text));

  if ServerAddr.sin_port = 0 then

  begin

   MessageDlg('Номер порта должен находиться в диапазоне 1-65535',