UNIX下C语言编程与实践63-UNIX 并发 Socket 编程：非阻塞套接字与轮询模型

迎風吹頭髮2025-10-11 21:58

在 UNIX 环境下的 Socket 编程中，"并发"是处理多客户端连接的核心需求。传统阻塞套接字模型中，一个进程/线程只能处理一个连接，效率极低；而非阻塞套接字结合轮询模型，通过"非阻塞+循环查询"的方式，可让单个进程同时处理多个套接字事件（如连接请求、数据接收），是实现轻量级并发的基础方案。本文的核心内容，详细解析非阻塞套接字的设置方法、轮询模型的实现逻辑，结合实例演示其应用，并深入分析该模型的优缺点与优化方向。

一、核心概念：阻塞与非阻塞套接字

在讲解非阻塞模型前，需先明确"阻塞套接字"与"非阻塞套接字"的本质区别------二者的核心差异在于套接字函数调用时的等待行为。

1.1 阻塞套接字（默认模式）

默认情况下，UNIX 套接字为"阻塞模式"：当调用 accept（接收连接）、recv（接收数据）、connect（发起连接）等函数时，若"期望的事件未发生"（如无客户端连接、无数据到达），进程会一直阻塞在该函数调用处，无法执行其他操作。

局限性 ：阻塞模式下，单个进程只能处理一个套接字事件------若进程阻塞在 accept 等待连接，就无法同时接收已连接客户端的数据；若阻塞在 recv 等待数据，就无法处理新的连接请求，完全不具备并发能力。

1.2 非阻塞套接字

非阻塞套接字通过修改套接字描述符的属性，改变了函数调用的等待行为：无论"期望的事件是否发生"，套接字函数（如 accept、recv）都会立即返回 。若事件发生（如存在新连接、有数据到达），函数返回正常结果；若事件未发生，函数返回 -1，并通过 errno 告知"无事件需重试"（而非真正的错误）。

核心价值：非阻塞套接字让进程摆脱"单一阻塞点"的限制------通过循环轮询多个非阻塞套接字，可在单个进程内并发处理"接收连接""读取数据"等多种事件，是实现轻量级并发的基础。

二、非阻塞套接字的设置：fcntl 函数

UNIX 中通过 fcntl 函数（File Control）修改套接字描述符的属性，添加 O_NONBLOCK 标志即可将套接字设为非阻塞模式。这是实现非阻塞轮询模型的第一步。

2.1 fcntl 函数原型与核心参数

复制代码 
#include <fcntl.h>

// 获取或设置文件描述符（含套接字描述符）的属性
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

在设置非阻塞套接字时，核心参数含义如下：

参数 功能说明 非阻塞设置中的取值
fd 需要操作的文件描述符，此处为套接字描述符（如 listen_sock、conn_sock） 侦听套接字或连接套接字的描述符
cmd 操作命令，用于指定"获取属性"或"设置属性" F_GETFL（获取当前属性标志）、F_SETFL（设置新属性标志）
arg 可选参数，随 cmd 变化------F_GETFL 时无需该参数；F_SETFL 时为新的属性标志 添加 O_NONBLOCK 标志后的属性值

2.2 设置非阻塞模式的三步流程

设置非阻塞套接字需遵循"获取-修改-设置"的三步流程，避免直接覆盖原有属性标志（如保留套接字的其他默认属性）。具体步骤如下：

  1. 步骤1：获取当前套接字的属性标志
    调用 fcntl(fd, F_GETFL) 获取当前套接字的属性标志（返回值为当前标志组合），若失败则返回 -1。
    示例代码：

    复制代码 
    int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
if (flags == -1) {
    perror("fcntl(F_GETFL) failed");
    close(sockfd);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

  2. 步骤2：添加 O_NONBLOCK 标志
    通过"按位或"操作（|）将 O_NONBLOCK 标志添加到当前属性中，确保不破坏原有标志（如套接字的读写权限标志）。
    示例代码：

    复制代码 
    flags |= O_NONBLOCK;  // 为属性标志添加非阻塞特性

  3. 步骤3：设置新的属性标志
    调用 fcntl(fd, F_SETFL, flags) 将修改后的属性标志写入套接字，完成非阻塞模式设置。
    示例代码：

    复制代码 
    if (fcntl(sockfd, F_SETFL, flags) == -1) {
    perror("fcntl(F_SETFL) failed");
    close(sockfd);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("套接字 %d 已设置为非阻塞模式\n", sockfd);

2.3 封装非阻塞设置函数（

为了代码复用，常将"非阻塞设置"封装为独立函数。例如：

复制代码 
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

// 函数功能：将指定套接字设为非阻塞模式
int set_nonblock(int sockfd) {
    int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
    if (flags == -1) {
        perror("fcntl(F_GETFL) failed");
        return -1;
    }
    // 添加 O_NONBLOCK 标志，保留原有标志
    if (fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) == -1) {
        perror("fcntl(F_SETFL) failed");
        return -1;
    }
    return 0;
}

注意 ：非阻塞模式是"套接字描述符级别的属性"------若通过 fork 创建子进程，子进程继承的套接字会保持与父进程相同的非阻塞属性；若关闭套接字后重新创建，需重新设置非阻塞模式。

三、非阻塞轮询模型的实现：循环处理多套接字

非阻塞轮询模型的核心逻辑是：通过无限循环，周期性查询多个非阻塞套接字的状态，若有事件发生则处理，无事件则继续循环。该模型可让单个进程同时处理"侦听新连接"和"接收已连接客户端数据"两类事件。

3.1 模型核心流程

以 TCP 服务器为例，非阻塞轮询模型的完整流程如下：

  1. 创建侦听套接字（socket）、绑定地址（bind）、设置侦听（listen）；
  2. 将侦听套接字设为非阻塞模式（通过 set_nonblock 函数）；
  3. 初始化"已连接套接字列表"，用于存储所有与客户端建立的非阻塞连接套接字；
  4. 进入无限循环，执行以下操作：
    • 处理新连接 ：调用非阻塞 accept，若有新客户端连接则创建连接套接字，设为非阻塞并加入"已连接列表"；
    • 处理数据接收 ：遍历"已连接列表"，对每个连接套接字调用非阻塞 recv，若有数据则读取并处理，若客户端关闭连接则移除该套接字；
    • （可选）添加延时，降低 CPU 占用（优化轮询频率）。

3.2 关键：非阻塞函数的返回值与 errno 处理

特别强调，非阻塞模式下，套接字函数的返回值和 errno 是判断"事件是否发生"的核心依据------返回 -1 不一定是错误，需结合 errno 进一步判断。常见场景如下：

函数调用 返回值 errno 取值 含义与处理方式
accept(listen_sock, ...)（非阻塞） >0 - 成功接收新连接，返回连接套接字描述符------需将该套接字设为非阻塞并加入管理列表
accept(listen_sock, ...)（非阻塞） -1 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK 无新连接请求（正常情况）------无需处理，继续轮询
accept(listen_sock, ...)（非阻塞） -1 其他值（如 EBADF、EINTR） 函数调用错误（如套接字无效、被信号中断）------需处理错误（如关闭套接字、重试）
recv(conn_sock, ...)（非阻塞） >0 - 成功接收数据，返回接收字节数------处理数据（如打印、解析）
recv(conn_sock, ...)（非阻塞） 0 - 客户端正常关闭连接（发送 FIN 数据包）------关闭连接套接字，从管理列表中移除
recv(conn_sock, ...)（非阻塞） -1 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK 无数据可接收（正常情况）------无需处理，继续轮询
recv(conn_sock, ...)（非阻塞） -1 其他值（如 ECONNRESET） 连接异常（如客户端强制关闭）------关闭套接字，从列表中移除

重要提示 ：EAGAIN 与 EWOULDBLOCK 在多数 UNIX 系统中是同义词（值相同），均表示"非阻塞模式下无事件发生，需再次尝试"，处理逻辑完全一致。

3.3 完整实例：非阻塞轮询服务器

基于非阻塞程序设计思路，实现一个 TCP 服务器：通过非阻塞侦听套接字接收多客户端连接，通过轮询处理每个客户端的数据发送请求。

3.3.1 实例代码
复制代码 
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define PORT 9001          // 侦听端口
#define MAX_CONN 10        // 最大并发连接数
#define BUF_SIZE 1024      // 数据缓冲区大小
#define POLL_DELAY 100000  // 轮询延时（微秒），降低CPU占用

// 错误处理宏
#define ERROR_CHECK(ret, msg) \
    if (ret == -1) { \
        perror(msg); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    }

// 将套接字设为非阻塞模式
int set_nonblock(int sockfd) {
    int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
    ERROR_CHECK(flags, "fcntl(F_GETFL) failed");
    if (fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) == -1) {
        perror("fcntl(F_SETFL) failed");
        return -1;
    }
    return 0;
}

int main() {
    int listen_sock;                  // 侦听套接字
    struct sockaddr_in serv_addr;     // 服务器地址结构
    int conn_socks[MAX_CONN] = {0};   // 已连接套接字列表（初始化为0，0表示无效）
    int conn_count = 0;               // 当前已连接客户端数量
    char buf[BUF_SIZE];               // 数据接收缓冲区

    // 步骤1：创建侦听套接字
    listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    ERROR_CHECK(listen_sock, "socket() failed");
    printf("创建侦听套接字成功，listen_sock = %d\n", listen_sock);

    // 步骤2：设置端口复用（避免TIME_WAIT状态占用端口）
    int reuse = 1;
    ERROR_CHECK(setsockopt(listen_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)), 
                "setsockopt(SO_REUSEADDR) failed");

    // 步骤3：绑定地址与端口
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 监听所有网卡
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);
    ERROR_CHECK(bind(listen_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)), 
                "bind() failed");

    // 步骤4：设置侦听
    ERROR_CHECK(listen(listen_sock, MAX_CONN), "listen() failed");
    printf("服务器已启动，监听端口 %d（最大并发连接数：%d）\n", PORT, MAX_CONN);

    // 步骤5：将侦听套接字设为非阻塞模式
    ERROR_CHECK(set_nonblock(listen_sock), "set_nonblock(listen_sock) failed");

    // 步骤6：进入非阻塞轮询循环
    while (1) {
        // -------------------------- 阶段1：处理新连接请求 --------------------------
        struct sockaddr_in client_addr;
        socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
        // 非阻塞accept：无新连接则立即返回-1，errno设为EAGAIN/EWOULDBLOCK
        int new_conn = accept(listen_sock, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
        if (new_conn > 0) {
            // 检查是否超过最大连接数
            if (conn_count >= MAX_CONN) {
                printf("警告：已达最大连接数（%d），拒绝新客户端连接\n", MAX_CONN);
                close(new_conn);
                continue;
            }
            // 将新连接套接字设为非阻塞模式
            if (set_nonblock(new_conn) == -1) {
                close(new_conn);
                continue;
            }
            // 将新连接加入列表
            conn_socks[conn_count++] = new_conn;
            printf("新客户端连接：IP=%s, Port=%d, conn_sock=%d（当前连接数：%d）\n", 
                   inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port), 
                   new_conn, conn_count);
        } else if (new_conn == -1 && errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) {
            // 排除"无新连接"的正常情况，处理其他错误
            perror("accept() failed (non-EAGAIN)");
        }

        // -------------------------- 阶段2：处理已连接客户端数据 --------------------------
        for (int i = 0; i < conn_count; i++) {
            int curr_sock = conn_socks[i];
            if (curr_sock == 0) continue;  // 跳过已关闭的无效套接字

            // 非阻塞recv：无数据则立即返回-1，errno设为EAGAIN/EWOULDBLOCK
            memset(buf, 0, BUF_SIZE);
            ssize_t recv_len = recv(curr_sock, buf, BUF_SIZE - 1, 0);
            if (recv_len > 0) {
                // 成功接收数据，打印并回复
                printf("从 conn_sock=%d 接收数据：%s（长度：%zd 字节）\n", 
                       curr_sock, buf, recv_len);
                // 简单回复客户端（非阻塞send，此处省略错误处理）
                send(curr_sock, "Server received: ", 16, 0);
                send(curr_sock, buf, recv_len, 0);
            } else if (recv_len == 0) {
                // 客户端正常关闭连接
                printf("conn_sock=%d 客户端正常关闭连接（当前连接数：%d→%d）\n", 
                       curr_sock, conn_count, conn_count - 1);
                close(curr_sock);
                // 将列表中最后一个有效套接字移到当前位置，填补空缺
                conn_socks[i] = conn_socks[--conn_count];
                conn_socks[conn_count] = 0;  // 标记为无效
                i--;  // 重新检查当前位置（因已替换为最后一个套接字）
            } else if (recv_len == -1 && errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) {
                // 连接异常（如客户端强制关闭）
                perror("recv() failed (non-EAGAIN)");
                printf("conn_sock=%d 连接异常，关闭（当前连接数：%d→%d）\n", 
                       curr_sock, conn_count, conn_count - 1);
                close(curr_sock);
                conn_socks[i] = conn_socks[--conn_count];
                conn_socks[conn_count] = 0;
                i--;
            }
        }

        // -------------------------- 阶段3：添加轮询延时 --------------------------
        // 无事件时休眠，降低CPU占用（关键优化）
        usleep(POLL_DELAY);
    }

    // 理论上不会到达此处，关闭侦听套接字
    close(listen_sock);
    return 0;
}
3.3.2 实例说明与运行结果

代码核心逻辑解析：

  • 侦听套接字非阻塞 ：通过 set_nonblock 函数将 listen_sock 设为非阻塞，确保 accept 无新连接时不阻塞，可继续处理其他事件；
  • 连接套接字非阻塞 ：新客户端连接后，立即将 new_conn 设为非阻塞，避免后续 recv 阻塞影响其他连接；
  • 轮询处理 ：循环中先处理新连接，再遍历已连接列表处理数据，无事件时通过 usleep(POLL_DELAY) 休眠，降低 CPU 占用；
  • 连接管理 ：用数组 conn_socks 管理已连接套接字，客户端关闭连接时及时移除并调整数组，避免无效套接字占用资源。

运行结果（启动服务器后，用多个 telnet 客户端连接并发送数据）：

复制代码 
创建侦听套接字成功，listen_sock = 3
服务器已启动，监听端口 9001（最大并发连接数：10）
新客户端连接：IP=127.0.0.1, Port=54321, conn_sock=4（当前连接数：1）
新客户端连接：IP=127.0.0.1, Port=54322, conn_sock=5（当前连接数：2）
从 conn_sock=4 接收数据：Hello Server!（长度：13 字节）
从 conn_sock=5 接收数据：Non-blocking Test（长度：15 字节）
conn_sock=4 客户端正常关闭连接（当前连接数：2→1）
从 conn_sock=5 接收数据：Goodbye（长度：7 字节）

四、非阻塞轮询模型的优缺点与适用场景

对非阻塞轮询模型的评价非常客观：它是并发 Socket 编程的"基础方案"，但并非"最优方案"，需根据实际需求判断是否适用。

4.1 优点

  • 轻量级并发：无需创建多进程或多线程，单个进程即可处理多个客户端连接------避免了进程/线程切换的开销，内存占用低；
  • 实现简单 ：核心逻辑基于"循环+非阻塞函数"，无需理解复杂的 I/O 多路复用机制（如 select、epoll），上手门槛低；
  • 灵活性高：可自由控制轮询频率和事件处理顺序（如优先处理新连接，或优先处理数据接收），适配简单业务场景。

4.2 缺点（重点强调）

核心缺陷 ：非阻塞轮询模型的最大问题是"CPU 资源浪费"------即使无任何事件发生，进程仍需频繁循环调用套接字函数，导致 CPU 占用率居高不下（若无 usleep 延时，CPU 占用可能达 100%）。

  • 轮询效率低：当套接字数量较多时（如 hundreds 级别），循环遍历所有套接字会产生大量"无效调用"（多数套接字无事件），效率随套接字数量增长而急剧下降；
  • 延时问题 ：为降低 CPU 占用添加的 usleep 延时，会导致事件响应存在"延迟"（如延时 100ms，数据到达后最多需 100ms 才会被处理），不适用于低延时业务；
  • 错误处理复杂 ：需精确区分"非阻塞无事件"（EAGAIN）和"真正错误"（如 ECONNRESET），若处理不当易导致功能异常（如误判连接关闭）。

4.3 适用场景

基于上述优缺点，非阻塞轮询模型仅适用于以下场景：

  • 小规模并发：客户端连接数量较少（如 tens 级别），轮询遍历的"无效调用"少，CPU 浪费可接受；
  • 低实时性需求 ：业务对事件响应延时不敏感（如日志收集、非实时数据传输），可通过 usleep 平衡 CPU 占用与延时；
  • 简单业务逻辑：无需复杂的事件优先级处理，仅需"接收连接+收发数据"的基础功能（如简单的回声服务器、测试工具）。

不适用场景 ：高并发（hundreds+ 客户端）、低延时（如实时通信、高频交易）、复杂业务逻辑的场景，应优先选择 I/O 多路复用模型（如 epoll、kqueue）。

五、常见错误与优化方法

总结了非阻塞轮询模型的常见问题及解决方案，以下是关键要点：

5.1 常见错误与解决方法

常见错误 错误原因 解决方案
CPU 占用率过高（无事件时达 100%） 未添加轮询延时，进程无事件时仍频繁循环调用套接字函数，产生大量无效操作 在循环末尾添加 usleep 或 nanosleep 延时（如 100μs~1ms），根据业务延时需求调整延时长度
误判"非阻塞无事件"为错误，导致连接异常关闭 未正确处理 errno，将 EAGAIN/EWOULDBLOCK 视为"连接错误"，错误调用 close 调用非阻塞函数后，若返回 -1，需先检查 errno 是否为 EAGAIN/EWOULDBLOCK，仅当为其他值时才判定为错误
新连接套接字未设为非阻塞，导致后续 recv 阻塞 仅将侦听套接字设为非阻塞，忽略了"新创建的连接套接字默认是阻塞模式"的特性 通过 accept 获得新连接套接字后，必须立即调用 set_nonblock 将其设为非阻塞模式
客户端关闭连接后，套接字未从管理列表中移除，导致循环中频繁无效调用 未处理 recv 返回 0 的情况（客户端正常关闭），或 recv 返回 ECONNRESET 的情况（客户端强制关闭） 收到 recv 返回 0 或"非 EAGAIN 错误"时，立即 close 套接字，并从管理列表中移除，避免后续无效轮询

5.2 关键优化方向

5.2.1 优化 CPU 占用：动态调整轮询延时

固定延时（如 100μs）无法适配"事件密集"和"事件稀疏"两种场景------事件密集时延时会增加响应延迟，事件稀疏时延时仍可能导致 CPU 浪费。优化方案：

  • 事件密集时（如短时间内多次接收数据），减小延时（如 10μs）；
  • 事件稀疏时（如连续多轮无事件），逐渐增大延时（如从 10μs→100μs→1ms）；
  • 一旦有事件发生，立即将延时重置为最小值，确保后续事件响应及时。
5.2.2 优化轮询效率：减少无效套接字遍历

当多数套接字无事件时，循环遍历所有套接字会产生大量"无效 recv 调用"。优化方案：

  • 维护"活跃套接字列表"：仅将"近期有事件发生"的套接字加入轮询列表，无事件的套接字定期检查（如每 10 轮检查一次）；
  • 结合简单的状态标记：为每个套接字添加"是否可能有事件"的标记（如"数据接收就绪""连接待处理"），仅轮询标记为"可能有事件"的套接字。

六、拓展：非阻塞套接字与 I/O 多路复用的结合

非阻塞套接字的"最佳搭档"是 I/O 多路复用模型（如 select、poll、epoll）------通过 I/O 多路复用函数"批量监控"多个非阻塞套接字，仅当套接字有事件发生时才进行处理，从根本上解决了非阻塞轮询模型"CPU 浪费"和"效率低"的问题。

6.1 核心原理：I/O 多路复用的"事件通知"机制

I/O 多路复用函数（以 select 为例）的核心逻辑是：

  1. 将需要监控的非阻塞套接字（如侦听套接字、连接套接字）加入"文件描述符集合"（如读集合 readfds）；
  2. 调用 select 函数，进程会阻塞直到"集合中有套接字发生事件"或"超时"；
  3. select 返回后，通过 FD_ISSET 检查哪些套接字有事件发生，仅对这些套接字调用 accept、recv 等函数。

优势对比：非阻塞轮询模型是"主动查询所有套接字"，而 I/O 多路复用是"被动等待事件通知"------前者的无效调用随套接字数量增长而增加，后者的效率不受套接字数量影响（仅处理有事件的套接字）。

6.2 简单示例：非阻塞套接字 + select

以下代码片段演示如何结合非阻塞套接字与 select，实现高效的事件处理（基于前文非阻塞服务器改造）：

复制代码 
#include <sys/select.h>

// ... 省略前文的 socket 创建、bind、listen、set_nonblock 等代码 ...

int main() {
    // ... 省略初始化代码 ...

    fd_set readfds;          // 监控"读事件"的文件描述符集合
    int max_fd = listen_sock; // 集合中最大的文件描述符（select 要求）
    struct timeval timeout;   // select 超时时间

    while (1) {
        // 步骤1：初始化文件描述符集合
        FD_ZERO(&readfds);                // 清空集合
        FD_SET(listen_sock, &readfds);    // 加入侦听套接字（监控新连接）
        // 将所有已连接套接字加入集合（监控数据接收）
        for (int i = 0; i < conn_count; i++) {
            if (conn_socks[i] > 0) {
                FD_SET(conn_socks[i], &readfds);
                if (conn_socks[i] > max_fd) {
                    max_fd = conn_socks[i]; // 更新最大文件描述符
                }
            }
        }

        // 步骤2：设置 select 超时时间（如 100ms，避免永久阻塞）
        timeout.tv_sec = 0;
        timeout.tv_usec = 100000;

        // 步骤3：调用 select，监控读事件
        int ready = select(max_fd + 1, &readfds, NULL, NULL, &timeout);
        if (ready == -1) {
            perror("select() failed");
            continue;
        } else if (ready == 0) {
            // 超时无事件，继续循环（无需 usleep，select 已阻塞等待）
            continue;
        }

        // 步骤4：处理有事件的套接字
        // 4.1 处理新连接（侦听套接字有事件）
        if (FD_ISSET(listen_sock, &readfds)) {
            // 非阻塞 accept（此时必有新连接，不会返回 EAGAIN）
            int new_conn = accept(listen_sock, NULL, NULL);
            if (new_conn > 0) {
                set_nonblock(new_conn); // 设为非阻塞
                conn_socks[conn_count++] = new_conn;
                printf("新客户端连接：conn_sock=%d\n", new_conn);
            }
        }

        // 4.2 处理数据接收（已连接套接字有事件）
        for (int i = 0; i < conn_count; i++) {
            int curr_sock = conn_socks[i];
            if (curr_sock > 0 && FD_ISSET(curr_sock, &readfds)) {
                // 非阻塞 recv（此时必有数据或连接关闭，不会返回 EAGAIN）
                ssize_t recv_len = recv(curr_sock, buf, BUF_SIZE, 0);
                // ... 省略数据处理、连接关闭等逻辑（同前文） ...
            }
        }
    }

    // ... 省略后续代码 ...
}

该方案的核心优势：

  • 无 CPU 浪费 ：select 阻塞等待事件，无事件时进程休眠，CPU 占用极低；
  • 高效事件处理 ：仅对"有事件的套接字"调用 accept/recv，无无效调用；
  • 扩展性好 ：支持监控大量套接字（select 受限于 FD_SETSIZE，但 epoll 无此限制）。

七、总结

非阻塞套接字与轮询模型是 UNIX 并发 Socket 编程的"入门级方案"，其核心价值在于"用简单的逻辑实现轻量级并发"。基于《精通UNIX下C语言编程与项目实践笔记.pdf》的内容，可总结出以下关键结论：

  1. 非阻塞设置是基础 ：通过 fcntl 函数添加 O_NONBLOCK 标志，是实现非阻塞模型的前提，需遵循"获取-修改-设置"三步流程；
  2. 轮询模型的核心是"立即返回+errno 判断" ：非阻塞函数返回 -1 时，需通过 errno 区分"无事件"和"真正错误"，否则易导致功能异常；
  3. 优缺点明确，场景受限：轮询模型轻量、简单，但存在 CPU 浪费和效率低的缺陷，仅适用于小规模、低实时性需求的场景；
  4. 与 I/O 多路复用结合是进阶方向 ：非阻塞套接字配合 select/epoll，可实现"高效、低 CPU 占用"的高并发处理，是生产环境的主流方案。

对于初学者，掌握非阻塞轮询模型是理解"并发 Socket 编程"的关键一步------它能帮助你深入理解套接字的"阻塞/非阻塞"特性，为后续学习 I/O 多路复用、异步 I/O 等高级模型打下坚实基础。

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