[计网]socket缓冲区

一. 简介#

每个socket被创建后，无论使用的是TCP协议还是UDP协议，都会创建自己的接收缓冲区和发送缓冲区。当我们调用write()/send() 向网络发送数据时，系统并不会马上向网络传输数据，而是首先将数据拷贝到发送缓冲区，由系统负责择时发送数据。根据我们选用的网络协议以及阻塞模式，系统会有不同的处理。

这些socket缓冲区特性可整理如下：

socket缓冲区在每个套接字中单独存在；
socket缓冲区在创建套接字时自动生成；
即使关闭套接字也会继续传送发送缓冲区中遗留的数据；
关闭套接字将丢失接收缓冲区中的数据。

二. blocking（默认）和nonblock模式下read/write行为的区别：#

将socket fd设置为nonblock（非阻塞）是在服务器编程中常见的做法，采用blocking IO并为每一个client创建一个线程的模式开销巨大且可扩展性不佳（带来大量的切换开销），更为通用的做法是采用线程池+Nonblock I/O+Multiplexing（select/poll，以及Linux上特有的epoll）。

// 设置一个文件描述符为nonblock
int set_nonblocking(int fd)
{
    int flags;
    if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) == -1)
        flags = 0;
    return fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
}

-	read/recv(有数据时立即返回)	write/send
blocking	receive buffer为空时等待	在缓冲区足以放下整个buffer时才返回
non-blocking	当receive buffer为空时, 立即返回-1(errno = EAGAIN或EWOULDBLOCK)	返回能够放下的字节数，之后调用则返回-1(errno = EAGAIN或EWOULDBLOCK)

三. 问题思考#

问题1#

Client 创建一个 TCP 的 socket，并通过 SO_SNDBUF 选项设置它的发送缓冲区大小为 4096 字节，连接到 Server 后，每 1 秒发送一个 TCP 数据段长度为 1024 的报文。Server 端不调用 recv(), 会发生什么?

Phase 1: Server 端的 socket 接收缓冲区未满，所以尽管 Server 不会 recv()，但依然能对 Client 发出的报文回复 ACK;
Phase 2: Server 端的 socket 接收缓冲区被填满了，向 Client 端通告零窗口(Zero Window)。Client 端待发送的数据开始累积在 socket 的发送缓冲区;
Phase 3: Client 端的 socket 的发送缓冲区满了，用户进程阻塞在 send() 上。

问题2#

write返回大于0时, 这部分数据是否发送成功？ - 不一定, write返回大于0仅表示写到了socket发送缓冲区成功, 若此时网络异常tcp断开了或者对方close了fd, 发送失败。 - 因此write成功无法说明对方已经收到数据。可以用应用程序级的ACK来解决这个问题

四. netstat查看socket#

查看linux socket发送缓冲区大于1的socket#

netstat -nt查看tcp端口, 发送缓冲区大于0的连接

$ netstat -nt|awk '{if($3>=1)print $0}'
Active Internet connections (w/o servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State
tcp        0      1 xxx.xxx.xxx.29:51064     xxx.xxx.xxx:8999    SYN_SENT
tcp        0      1 xxx.xxx.xxx.29:51981     xxx.xxx.xxx:8999    SYN_SENT
tcp        0    112 xxx.xxx.xxx.29:32200     xxx.xxx.xxx:58208     ESTABLISHED
tcp        0      1 xxx.xxx.xxx.29:50507     xxx.xxx.xxx:443        SYN_SENT

各字段说明

- Recv-Q: 接受缓冲区待处理数据 The count of bytes not copied by the user program connected to this socket.
- Send-Q: 发送缓冲区待处理数据 The count of bytes not acknowledged by the remote host.
- Address: 本地端口 Address  and port number of the local end of the socket
- Foreign Address: 远端端口 Address and port number of the remote end of the socket.
- State: 连接状态

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