通过 SO_RCVTIMEO 套接字选项在 Ruby 中设置套接字超时

Question

我正在尝试通过 SO_RCVTIMEO 套接字选项在 Ruby 中使套接字超时，但它似乎对任何最近的 *nix 操作系统都没有影响。

使用 Ruby 的 Timeout 模块不是一种选择，因为它需要为每个超时生成和加入线程，这可能会变得很昂贵。在需要低套接字超时且具有大量线程的应用程序中，它实际上会降低性能。许多地方都注意到了这一点，包括Stack Overflow。

我已经阅读了 Mike Perham 关于主题 here 的出色帖子，为了将问题减少到一个可运行代码文件，我创建了一个简单的 TCP 服务器示例，它将接收请求，等待一段时间在请求中发送，然后关闭连接。

客户端创建一个套接字，设置接收超时为1秒，然后连接到服务器。客户端告诉服务器在 5 秒后关闭会话，然后等待数据。

客户端应该在一秒后超时，但在 5 秒后成功关闭连接。

#!/usr/bin/env ruby
require 'socket'

def timeout
  sock = Socket.new(Socket::AF_INET, Socket::SOCK_STREAM, 0)

  # Timeout set to 1 second
  timeval = [1, 0].pack("l_2")
  sock.setsockopt Socket::SOL_SOCKET, Socket::SO_RCVTIMEO, timeval

  # Connect and tell the server to wait 5 seconds
  sock.connect(Socket.pack_sockaddr_in(1234, '127.0.0.1'))
  sock.write("5\n")

  # Wait for data to be sent back
  begin
    result = sock.recvfrom(1024)
    puts "session closed"
  rescue Errno::EAGAIN
    puts "timed out!"
  end
end

Thread.new do
  server = TCPServer.new(nil, 1234)
  while (session = server.accept)
    request = session.gets
    sleep request.to_i
    session.close
  end
end

timeout

我也尝试使用 TCPSocket（自动连接）做同样的事情，并且在 redis 和其他项目中看到了类似的代码。

此外，我可以通过调用getsockopt 来验证该选项是否已设置，如下所示：

sock.getsockopt(Socket::SOL_SOCKET, Socket::SO_RCVTIMEO).inspect

设置这个套接字选项真的对任何人都有效吗？

Answer 1

您可以使用 Ruby 的 IO 类中的select高效做到这一点。

IO::select 有 4 个参数。前三个是要监控的套接字数组，最后一个是超时（以秒为单位）。

select 的工作方式是，它通过阻塞 IO 对象列表为给定操作做好准备，直到其中至少一个对象准备好读取、写入或想要引发错误。

因此，前三个参数对应于要监控的不同类型的状态。

• 准备阅读
• 准备写作
• 有待处理的异常

第四个是你想要设置的超时时间（如果有的话）。我们将利用这个参数。

Select 返回一个数组，其中包含 IO 对象（在本例中为套接字）数组，操作系统认为这些对象已准备好执行被监视的特定操作。

所以select的返回值会是这样的：

[
  [sockets ready for reading],
  [sockets ready for writing],
  [sockets raising errors]
]

但是，如果给定了可选的超时值并且在超时秒内没有准备好 IO 对象，则 select 返回 nil。

因此，如果您想在 Ruby 中实现高性能 IO 超时并避免使用 Timeout 模块，您可以执行以下操作：

让我们构建一个示例，等待timeout 秒以读取socket：

ready = IO.select([socket], nil, nil, timeout)

if ready
  # do the read
else
  # raise something that indicates a timeout
end

这样做的好处是不会在每次超时时都启动一个新线程（如在 Timeout 模块中），并且将使具有许多超时的多线程应用程序在 Ruby 中大大更快。

Answer 2

根据我的测试以及 Jesse Storimer 的优秀电子书“使用 TCP 套接字”（在 Ruby 中），超时套接字选项在 Ruby 1.9 中不起作用（我假设是 2.0 和 2.1 ）。杰西说：

您的操作系统还提供本机套接字超时，可以通过 SNDTIMEO 和 RCVTIMEO 套接字选项。但是，从 Ruby 1.9 开始，此功能不再 功能。”

哇。我认为这个故事的寓意是忘记这些选项并使用IO.select 或 Tony Arcieri 的 NIO 库。

Answer 3

我认为你基本上不走运。当我使用strace 运行您的示例时（仅使用外部服务器来保持输出干净），很容易检查setsockopt 确实被调用了：

$ strace -f ruby foo.rb 2>&1 | grep setsockopt
[pid  5833] setsockopt(5, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, "\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0", 16) = 0

strace 还显示阻止程序的原因。这是我在服务器超时之前在屏幕上看到的那一行：

[pid  5958] ppoll([{fd=5, events=POLLIN}], 1, NULL, NULL, 8

这意味着程序阻塞了对ppoll 的调用，而不是对recvfrom 的调用。列出套接字选项 (socket(7)) 的手册页指出：

超时对select(2)、poll(2)、epoll_wait(2)等没有影响

所以设置了超时但没有效果。我希望我在这里错了，但似乎没有办法在 Ruby 中改变这种行为。我快速浏览了实现，并没有找到明显的出路。再说一次，我希望我错了——这似乎是一些基本的东西，为什么它不存在？

一个（非常丑陋的）解决方法是使用dl 直接调用read 或recvfrom。这些调用会受到您设置的超时的影响。例如：

require 'socket'
require 'dl'
require 'dl/import'

module LibC
  extend DL::Importer
  dlload 'libc.so.6'
  extern 'long read(int, void *, long)'
end

sock = Socket.new(Socket::AF_INET, Socket::SOCK_STREAM, 0)
timeval = [3, 0].pack("l_l_")
sock.setsockopt Socket::SOL_SOCKET, Socket::SO_RCVTIMEO, timeval
sock.connect( Socket.pack_sockaddr_in(1234, '127.0.0.1'))

buf = "\0" * 1024
count = LibC.read(sock.fileno, buf, 1024)
if count == -1
  puts 'Timeout'
end

此代码在这里有效。当然：这是一个丑陋的解决方案，在许多平台上都行不通，等等。但它可能是一个出路。

另外请注意，这是我第一次在 Ruby 中做类似的事情，所以我不知道我可能忽略的所有陷阱——特别是，我怀疑我在 @987654333 中指定的类型@ 以及我传递缓冲区以读取的方式。