TCP中send函數(shù)研究是怎樣的，針對這個問題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

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tcp協(xié)議本身是可靠的,并不等于應(yīng)用程序用tcp發(fā)送數(shù)據(jù)就一定是可靠的.不管是否阻塞,send發(fā)送的大小,并不代表對端recv到多少的數(shù)據(jù).

在阻塞模式下, send函數(shù)的過程是將應(yīng)用程序請求發(fā)送的數(shù)據(jù)拷貝到發(fā)送緩存中發(fā)送并得到確認(rèn)后再返回.但由于發(fā)送緩存的存在,表現(xiàn)為:如果發(fā)送緩存大小比請求發(fā)送的大小要大,那么send函數(shù)立即返回,同時向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù);否則,send向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送緩存中不能容納的那部分?jǐn)?shù)據(jù),并等待對端確認(rèn)后再返回(接收端只要將數(shù)據(jù)收到接收緩存中,就會確認(rèn),并不一定要等待應(yīng)用程序調(diào)用recv);

在非阻塞模式下,send函數(shù)的過程僅僅是將數(shù)據(jù)拷貝到協(xié)議棧的緩存區(qū)而已,如果緩存區(qū)可用空間不夠,則盡能力的拷貝,返回成功拷貝的大小;如緩存區(qū)可用空間為0,則返回-1,同時設(shè)置errno為EAGAIN.

linux下可用sysctl -a | grep net.ipv4.tcp_wmem查看系統(tǒng)默認(rèn)的發(fā)送緩存大小:
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 16384 81920
這有三個值,第一個值是socket的發(fā)送緩存區(qū)分配的最少字節(jié)數(shù),第二個值是默認(rèn)值(該值會被net.core.wmem_default覆蓋),緩存區(qū)在系統(tǒng)負(fù)載不重的情況下可以增長到這個值,第三個值是發(fā)送緩存區(qū)空間的較大字節(jié)數(shù)(該值會被net.core.wmem_max覆蓋).
根據(jù)實(shí)際測試,如果手工更改了net.ipv4.tcp_wmem的值,則會按更改的值來運(yùn)行,否則在默認(rèn)情況下,協(xié)議棧通常是按net.core.wmem_default和net.core.wmem_max的值來分配內(nèi)存的.

應(yīng)用程序應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用的特性在程序中更改發(fā)送緩存大小:

socklen_t sendbuflen = 0;
socklen_t len = sizeof(sendbuflen);
getsockopt(clientSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void*)&sendbuflen, &len);
printf("default,sendbuf:%d\n", sendbuflen);

sendbuflen = 10240;
setsockopt(clientSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void*)&sendbuflen, len);
getsockopt(clientSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void*)&sendbuflen, &len);
printf("now,sendbuf:%d\n", sendbuflen);

需要注意的是,雖然將發(fā)送緩存設(shè)置成了10k,但實(shí)際上,協(xié)議棧會將其擴(kuò)大1倍,設(shè)為20k.
-------------------實(shí)例分析---------------

在實(shí)際應(yīng)用中,如果發(fā)送端是非阻塞發(fā)送,由于網(wǎng)絡(luò)的阻塞或者接收端處理過慢,通常出現(xiàn)的情況是,發(fā)送應(yīng)用程序看起來發(fā)送了10k的數(shù)據(jù),但是只發(fā)送了2k到對端緩存中,還有8k在本機(jī)緩存中(未發(fā)送或者未得到接收端的確認(rèn)).那么此時,接收應(yīng)用程序能夠收到的數(shù)據(jù)為2k.假如接收應(yīng)用程序調(diào)用recv函數(shù)獲取了1k的數(shù)據(jù)在處理,在這個瞬間,發(fā)生了以下情況之一,雙方表現(xiàn)為:

A. 發(fā)送應(yīng)用程序認(rèn)為send完了10k數(shù)據(jù),關(guān)閉了socket:
發(fā)送主機(jī)作為tcp的主動關(guān)閉者,連接將處于FIN_WAIT1的半關(guān)閉狀態(tài)(等待對方的ack),并且,發(fā)送緩存中的8k數(shù)據(jù)并不清除,依然會發(fā)送給對端.如果接收應(yīng)用程序依然在recv,那么它會收到余下的8k數(shù)據(jù)(這個前題是,接收端會在發(fā)送端FIN_WAIT1狀態(tài)超時前收到余下的8k數(shù)據(jù).), 然后得到一個對端socket被關(guān)閉的消息(recv返回0).這時,應(yīng)該進(jìn)行關(guān)閉.

B. 發(fā)送應(yīng)用程序再次調(diào)用send發(fā)送8k的數(shù)據(jù):
假如發(fā)送緩存的空間為20k,那么發(fā)送緩存可用空間為20-8=12k,大于請求發(fā)送的8k,所以send函數(shù)將數(shù)據(jù)做拷貝后,并立即返回8192;

假如發(fā)送緩存的空間為12k,那么此時發(fā)送緩存可用空間還有12-8=4k,send()會返回4096,應(yīng)用程序發(fā)現(xiàn)返回的值小于請求發(fā)送的大小值后,可以認(rèn)為緩存區(qū)已滿,這時必須阻塞(或通過select等待下一次socket可寫的信號),如果應(yīng)用程序不理會,立即再次調(diào)用send,那么會得到-1的值, 在linux下表現(xiàn)為errno=EAGAIN.

C. 接收應(yīng)用程序在處理完1k數(shù)據(jù)后,關(guān)閉了socket:
接收主機(jī)作為主動關(guān)閉者,連接將處于FIN_WAIT1的半關(guān)閉狀態(tài)(等待對方的ack).然后,發(fā)送應(yīng)用程序會收到socket可讀的信號(通常是 select調(diào)用返回socket可讀),但在讀取時會發(fā)現(xiàn)recv函數(shù)返回0,這時應(yīng)該調(diào)用close函數(shù)來關(guān)閉socket(發(fā)送給對方ack);

如果發(fā)送應(yīng)用程序沒有處理這個可讀的信號,而是在send,那么這要分兩種情況來考慮,假如是在發(fā)送端收到RST標(biāo)志之后調(diào)用send,send將返回-1,同時errno設(shè)為ECONNRESET表示對端網(wǎng)絡(luò)已斷開,但是,也有說法是進(jìn)程會收到SIGPIPE信號,該信號的默認(rèn)響應(yīng)動作是退出進(jìn)程,如果忽略該信號,那么send是返回-1,errno為EPIPE(未證實(shí));如果是在發(fā)送端收到RST標(biāo)志之前,則send像往常一樣工作;

以上說的是非阻塞的send情況,假如send是阻塞調(diào)用,并且正好處于阻塞時(例如一次性發(fā)送一個巨大的buf,超出了發(fā)送緩存),對端socket關(guān)閉,那么send將返回成功發(fā)送的字節(jié)數(shù),如果再次調(diào)用send,那么會同上一樣.

D. 交換機(jī)或路由器的網(wǎng)絡(luò)斷開:
接收應(yīng)用程序在處理完已收到的1k數(shù)據(jù)后,會繼續(xù)從緩存區(qū)讀取余下的1k數(shù)據(jù),然后就表現(xiàn)為無數(shù)據(jù)可讀的現(xiàn)象,這種情況需要應(yīng)用程序來處理超時.一般做法是設(shè)定一個select等待的較大時間,如果超出這個時間依然沒有數(shù)據(jù)可讀,則認(rèn)為socket已不可用.

發(fā)送應(yīng)用程序會不斷的將余下的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上,但始終得不到確認(rèn),所以緩存區(qū)的可用空間持續(xù)為0,這種情況也需要應(yīng)用程序來處理.

如果不由應(yīng)用程序來處理這種情況超時的情況,也可以通過tcp協(xié)議本身來處理,具體可以查看sysctl項(xiàng)中的:
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl
net.ipv4.tcp_keepalive_probes
net.ipv4.tcp_keepalive_time

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網(wǎng)站標(biāo)題：TCP中send函數(shù)研究是怎樣的-創(chuàng)新互聯(lián)
文章轉(zhuǎn)載：http://aaarwkj.com/article12/jsidc.html

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