第十三篇：fcntl函数在网络编程上的应用

MoonlitHan

已于 2024-12-17 23:09:46 修改

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分类专栏： Linux下socket 文章标签： java linux 服务器

于 2024-12-09 08:56:22 首次发布

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fcntl 是一个系统调用，用于获取或设置与文件描述符 fd 关联的文件的各种属性或状态标志。在 Linux 中，几乎所有的资源都被视为文件，因此 fcntl 可以应用于几乎任何类型的资源，包括普通文件、套接字、管道等。网络编程上，常用这个函数设置把套接字设置为非阻塞或者异步等。

函数原型

int fcntl(int fd, int cmd, ...);

 函数接受三个参数：

fd：文件描述符，是一个非负整数，用于标识一个打开的文件或资源。
cmd：一个命令，用于指定要执行的操作。这个命令决定了 fcntl 函数的行为以及是否需要第三个参数。
...：这是一个可变参数列表，其内容和必要性取决于 cmd 的值。对于 F_GETFL 和 F_SETFL 命令，第三个参数是一个整数（当使用 F_SETFL 时）或 0（当使用 F_GETFL 时）。

参数解释

fd：如上所述，是文件描述符。
cmd：指定要执行的操作。对于获取或设置文件属性，常用的命令有：
- F_GETFL：获取文件的状态标志。此时，第三个参数应为 0，函数返回当前的文件状态标志。
- F_SETFL：设置文件的状态标志。此时，第三个参数是一个整数，包含了要设置的新状态标志。
第三个参数：根据 cmd 的值而变化。对于 F_GETFL，它不重要（通常传递 0）；对于 F_SETFL，它包含了要设置的新文件状态标志。

返回值

成功时，fcntl 返回文件的状态标志（对于 F_GETFL 命令）或 0（对于 F_SETFL 命令和其他一些命令）。
失败时，返回 -1，并设置 errno 以指示错误原因。

假设你想获取一个文件描述符的状态标志，你可以这样做：

int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
if (flags == -1) {
    // 处理错误
}

如果你想设置文件描述符为非阻塞模式，你可以这样做：

int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
if (flags == -1) {
    // 处理错误
}
flags |= O_NONBLOCK; // 添加非阻塞标志
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) == -1) {
    // 处理错误
}

这里，我们首先获取了文件描述符的当前状态标志，然后添加了非阻塞标志，并设置了新的状态标志。

设置异步的时候，要用到信号这个东西。

在Linux环境下，用于设置文件描述符（fd）以接收异步I/O通知。它主要通过fcntl系统调用和signal函数来实现。结构如下：

将APP进程号告诉驱动程序：

fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());

fcntl是一个功能强大的系统调用，用于获取或设置文件描述符的属性。
F_SETOWN是一个命令，用于设置文件描述符的所有者进程ID。
getpid()函数返回当前进程的进程ID。
这行代码的作用是将文件描述符fd的所有者设置为当前进程。这是必要的，因为异步I/O通知会发送给文件描述符的所有者进程。

使能异步通知

int flag;
flag = fcntl(fd, F_GETFL);
flag |= O_ASYNC; 
fcntl(fd, F_SETFL, flag);

首先，通过fcntl(fd, F_GETFL)获取文件描述符fd的当前状态标志。
然后，使用位或操作（|=）将O_ASYNC标志添加到当前状态标志中。O_ASYNC标志用于启用对文件描述符的异步I/O操作。当文件描述符有I/O条件满足时（例如，有数据可读），将向进程发送SIGIO信号。
最后，通过fcntl(fd, F_SETFL, flag)将更新后的状态标志设置回文件描述符fd。

设置信号处理函数：

signal(SIGIO, handler);

signal函数用于设置信号处理程序。
SIGIO是一个信号，当文件描述符有I/O条件满足时，内核会向进程发送这个信号。
handler是一个用户定义的函数，当SIGIO信号被接收时，这个函数会被调用。
这行代码的作用是将SIGIO信号的处理程序设置为handler函数。

我们可以将文件描述符fd的所有者设置为当前进程，并启用异步I/O通知。当文件描述符fd有I/O条件满足时（例如，有数据可读），内核会向当前进程发送SIGIO信号，然后调用用户定义的handler函数来处理这个信号。这是实现异步I/O的一种有效方式，允许进程在等待I/O操作完成的同时继续执行其他任务。