网络编程细节总结

TCP_NODELAY和TCP_CORK

      TCP_NODELAY和TCP_CORK基本上控制了包的“Nagle化”，这里我们主要讲TCP_NODELAY.Nagle化在这里的含义是采用Nagle算法把较小的包组装为更大的帧。JohnNagle是Nagle算法的发明人，后者就是用他的名字来命名的，他在1984年首次用这种方法来尝试解决福特汽车公司的网络拥塞问题（欲了解详情请参看IETF RFC 896）。他解决的问题就是所谓的silly window syndrome，中文称“愚蠢窗口症候群”，具体含义是，因为普遍终端应用程序每产生一次击键操作就会发送一个包，而典型情况下一个包会拥有一个字节的数据载荷以及40个字节长的包头，于是产生4000%的过载，很轻易地就能令网络发生拥塞,。Nagle化后来成了一种标准并且立即在因特网上得以实现。它现在已经成为缺省配置了，但在我们看来，有些场合下把这一选项关掉也是合乎需要的。 

      现在让我们假设某个应用程序发出了一个请求，希望发送小块数据，比如sns游戏中的点击确定按钮。我们可以选择立即发送数据或者等待产生更多的数据然后再一次发送两种策略。如果我们马上发送数据，那么交互性的以及客户/服务器型的应用程序将极大地受益。例如，当我们正在发送一个较短的请求并且等候较大的响应时，相关过载与传输的数据总量相比就会比较低，而且，如果请求立即发出那么响应时间也会快一些。以上操作可以通过设置套接字的TCP_NODELAY选项来完成，这样就禁用了Nagle算法，在nginx中设置tcp_nodelay on,注意放在http标签里。
      另外一种情况则需要我们等到数据量达到最大时才通过网络一次发送全部数据，这种数据传输方式有益于大量数据的通信性能，典型的应用就是文件服务器。应用Nagle算法在这种情况下就会产生问题。但是，如果你正在发送大量数据，你可以设置TCP_CORK选项禁用Nagle化，其方式正好同TCP_NODELAY相反（TCP_CORK 和 TCP_NODELAY 是互相排斥的）。下面就让我们仔细分析下其工作原理。 
       假设应用程序使用sendfile()函数来转移大量数据（nginx里可以设置sendfile on)。应用协议通常要求发送某些信息来预先解释数据，这些信息其实就是报头内容。典型情况下报头很小，而且套接字上设置了TCP_NODELAY。有报头的包将被立即传输，在某些情况下（取决于内部的包计数器），因为这个包成功地被对方收到后需要请求对方确认。这样，大量数据的传输就会被推迟而且产生了不必要的网络流量交换。 但是，如果我们在套接字上设置了TCP_CORK（可以比喻为在管道上插入“塞子”）选项，具有报头的包就会填补大量的数据，所有的数据都根据大小自动地通过包传输出去。当数据传输完成时，最好取消TCP_CORK选项设置给连接“拔去塞子”以便任一部分的帧都能发送出去。这同“塞住”网络连接同等重要。 

      总而言之，如果你肯定能一起发送多个数据集合（例如HTTP响应的头和正文），那么我们建议你设置TCP_CORK选项，这样在这些数据之间不存在延迟。能极大地有益于WWW、FTP以及文件服务器的性能，同时也简化了你的工作.

一句话总结：

tcp_nodelay：禁止nagle算法，有需要发送的就立即发送，比较常见

tcp_cork：它是一种加强的nagle算法，过程和nagle算法类似，都是累计数据然后发送。但它没有 nagle中1的限制，所以，在设置cork后，即使所有ack都已经收到，但我还是不想发送数据，我还想继续等待应用层更多的数据，所以它的效果比nagle更好。效率上与Nagle算法相比，Nagle算法主要避免网络因为太多的小包(协议头的比例非常之大)而拥塞，而CORK算法则是为了提高网络的利用率，使得总体上协议头占用的比例尽可能的小

 

tcp_cork使用方法

int on = 1; 
setsockopt (fd, SOL_TCP, TCP_CORK, &on, sizeof (on)); /* 设置cork */ 
write (fd, …); 
...
sendfile (fd, …); 
… 
on = 0; 
setsockopt (fd, SOL_TCP, TCP_CORK, &on, sizeof (on)); /* 拔去塞子 ，发送数据*/ 

close和shutdown区别

      当所有的数据操作结束以后，你可以调用close()函数来释放该socket，从而停止在该socket上的任何数据操作：close(sockfd)。你也可以调用shutdown()函数来关闭该socket。该函数允许你只停止在某个方向上的数据传输，而一个方向上的数据传输继续进行。如你可以关 闭某socket的写操作而允许继续在该socket上接受数据，直至读入所有数据。
　　int shutdown(int sockfd,int how);
　　Sockfd是需要关闭的socket的描述符。参数 how允许为shutdown操作选择以下几种方式：
    SHUT_RD：关闭连接的读端。也就是该套接字不再接受数据，任何当前在套接字接受缓冲区的数据将被丢弃。进程将不能对该套接字发出任何读操作。对 TCP套接字该调用之后接受到的任何数据将被确认然后无声的丢弃掉。
    SHUT_WR:关闭连接的写端，进程不能在对此套接字发出写操作
    SHUT_RDWR:相当于调用shutdown两次：首先是以SHUT_RD,然后以SHUT_WR

       使用close中止一 个连接，但它只是减少描述符的参考数，并不直接关闭连接，只有当描述符的参考数为0时才关闭连接。shutdown可直接关闭描述符，不考虑描述 符的参考数，可选择中止一个方向的连接。

注意:
    1>. 如果有多个进程共享一个套接字，close每被调用一次，计数减1，直到计数为0时，也就是所用进程都调用了close，套接字将被释放。
    2>. 在多进程中如果一个进程中shutdown(sfd, SHUT_RDWR)后其它的进程将无法进行通信. 如果一个进程close(sfd)将不会影响到其它进程. 得自己理解引用计数的用法了

SO_LINGER选项

         SO_LINGER选项用来设置延迟关闭的时间，等待套接字发送缓冲区中的数据发送完成。没有设置该选项时，在调用close()后，在发送完FIN后会立即进行一些清理工作并返回。如果设置了SO_LINGER选项，并且等待时间为正值，则在清理之前会等待一段时间。

        以调用close()主动关闭为例，在发送完FIN包后，会进入FIN_WAIT_1状态。如果没有延迟关闭（即设置SO_LINGER选项），在调用tcp_send_fin()发送FIN后会立即调用sock_orphan()将sock结构从进程上下文中分离。分离后，用户层进程不会再接收到套接字的读写事件，也不知道套接字发送缓冲区中的数据是否被对端接收。如果设置了SO_LINGER选项，并且等待时间为大于0的值，会等待套接字的状态从FIN_WAIT_1迁移到FIN_WAIT_2状态。我们知道套接字进入FIN_WAIT_2状态是在发送的FIN包被确认后，而FIN包肯定是在发送缓冲区中的最后一个字节，所以FIN包的确认就表明发送缓冲区中的数据已经全部被接收。当然，如果等待超过SO_LINGER选项设置的时间后，还是没有收到FIN的确认，则继续进行正常的清理工作，Linux下也没有返回错误。从这里看来，SO_LINGER选项的作用是等待发送缓冲区中的数据发送完成，但是并不保证发送缓冲区中的数据一定被对端接收（对端宕机或线路问题），只是说会等待一段时间让这个过程完成。如果在等待的这段时间里接收到了带数据的包，还是会给对端发送RST包，并且会reset掉套接字，因为此时已经关闭了接收通道。

        在使用这个选项来延迟关闭连接的时候有两个地方需要注意：

       1. 进程会睡眠，直到状态不为FIN_WAIT_1、CLOSING、LAST_ACK（也就是接收到对FIN的ACK包），或者等待超时

       2. 在等待的过程中如果接收到带数据的包还是会发送RST包

       3.消耗更多的额外资源

  TCP协议是一个通用的传输层协议，不关心上层具体的业务，如果要延迟关闭连接，最好是结合自己的业务和场景自己来管理，不要依赖这个选项。nginx的延迟关闭就是自己来管理的，觉得要比直接使用SO_LINGER选项好一些，并且不会导致进程阻塞。 ngxin在发送错误信息后，会等待一段时间，让用户把所有的数据都发送完。超过等待时间后，会直接关闭连接。通过lingering_close，nginx可以保持更好的客户端兼容性，避免客户端被reset掉。

        SO_LINGER还有一个作用就是用来减少TIME_WAIT套接字的数量。在设置SO_LINGER选项时，指定等待时间为0，此时调用主动关闭时不会发送FIN来结束连接，而是直接将连接设置为CLOSE状态，清除套接字中的发送和接收缓冲区，直接对对端发送RST包。