网络基础 send/recv

来源：互联网发布：未来软件客服电话编辑：程序博客网时间：2024/05/21 18:11

网络基础_send( )/recv( )

一. 阻塞和非阻塞基本概念

阻塞函数在完成其指定任务以前不允许程序调用另一个函数。当服务器运行到accept语句时，而没有客户端连接服务请求到来，服务器就会停止在accept语句上等待连接服务请求的到来。这种情况成为阻塞（blocking）；而非阻塞操作则可以立即完成。若希望服务器仅仅注意检查是否有客户在等待连接，有就接收连接，否则就继续做其他事情，则可以通过将socket设置为非阻塞方式来实现。非阻塞socket在没有客户等待时就使accept调用立即返回。
以下为服务器端非阻塞的例子：

#include <unistd.h>#include <fcntl.h>　　sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);fcntl(sockfd,F_SETFL,O_NONBLOCK);while(1){sockConn = accept(socketSer,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);if(INVALID_SOCKET == sockConn){int err = WSAGetLastError();if(WSAEWOULDBLOCK == err){Sleep(100);continue;}char buf[100];recv(sockConn,buf,100,0);}}

通过设置socket为非阻塞方式，可以实现“轮询”若干socket。当企图从一个没有数据等待的非阻塞socket读入数据时，函数将立即返回，返回值为-1，并设置errno错误号为EWOULDBLOCK。但是有个问题，这种轮询会使得cpu一直忙等，从而降低性能，浪费系统资源。
而调用select()会有效的解决这个问题，它允许你把进程本身挂起，而通知使系统内核监听所要求的一组文件描述符的任何活动，只要确认在任务被监控的文件描述符上出现活动，select()调用将返回指示该文件描述符已经准备好的信息，从而实现了为进程选出随机的变化，而不必由进程本身对输入进行测试而浪费CPU开销（关于异步I/O今后将重点介绍）。

二. Send和Recv的缓存长度

一个包没有固定长度，以太网限制在46-1500字节，1500就是以太网的MTU（需要认识到一点，无论应用层发送的包长度有多大，链路层都会将包进行分片），超过这个量，TCP会为IP数据报设置偏移量进行分片传输，现在一般可以允许应用层设置8K的缓冲区，8K的数据由底层分片，而应用层看来只是一次性发送。

      socket将数据传输分为流(TCP)和数据报(UDP)。两者有啥区别呢？
      TCP作为传输控制协议，发送的是流，发的包不是整包达到的，而是连续不断的到达的，而组包的工作就需要接收端去完成。而UDP传输的是数据报文，它一定是一整包到达，但是整包数据不宜过长。适用于一次性传输少量数据，对可靠性不高的应用环境。

      网络中究竟一次性能传输多大的数据量呢？是不是我们一次塞给网络多大的数据，网络就能传输多大的呢？网络中究竟一次性能传输多大的数据量呢？是不是我们一次塞给网络多大的数据，网络就能传输多大的呢？
发包的长度是我们自己决定的，这需要我们考虑业务的具体需求与当前网络的状况。对于TCP而言，发送的长度可以比较大，但是socket内核默认的收发缓冲区大小为几KB （用户可以通过调用SetSockOpt来该改变这个值）。对于UDP，设置的值不宜过大，因为UDP要是其中有一个分片丢失，那么接受方网络层将把整个发送包丢弃，这就形成丢包，如果一个UDP包很大，被切分的自然片数很多，容易丢失的概率也就越大，但是包也不能太小，太小了会影响业务效率。

       1. send( )函数返回了实际发送的长度，只要网络不断，函数绝对不会返回发送失败（对于阻塞的socket，无论一包数据多大，都能够发送，但一次传输不宜过大，否则容易造成socket缓冲的阻塞）。对于TCP，可以写一个消息循环发送；而UDP最好一次性一整包到达。
       2. recv( )函数，对于TCP，接收方先收这个包头信息，然后再收包数据。一次收齐整个包也可以，可要对结果是否收齐进行验证。这也就完成了组包过程。UDP，那你只能整包接收了。要是你提供的接收Buffer过小，TCP将返回实际接收的长度，余下的还可以收，而UDP不同的是，余下的数据被丢弃并返回WSAEMSGSIZE错误。注意TCP，要是你提供的Buffer佷大，那么可能收到的就是多个发包，你必须分离它们，还有就是当Buffer太小，而一次收不完Socket内部的数据，那么Socket接收事件(OnReceive)，可能不会再触发，使用事件方式进行接收时，密切注意这点。这些特性就是体现了流和数据包的区别。
     发包的长度是我们自己决定的，这需要我们考虑业务的具体需求与当前网络的状况。对于TCP而言，发送的长度可以比较大，但是socket内核默认的收发缓冲区大小为几KB （用户可以通过调用SetSockOpt来该改变这个值）。对于UDP，设置的值不宜过大，因为UDP要是其中有一个分片丢失，那么接受方网络层将把整个发送包丢弃，这就形成丢包，如果一个UDP包很大，被切分的自然片数很多，容易丢失的概率也就越大，但是包也不能太小，太小了会影响业务效率。

三. send( )和recv( )工作原理

    Send( )函数作用就是将buffer中的数据拷贝到socket的发送缓冲区，只要拷贝成功，send( )函数就返回了，但是此时这些数据并不一定马上通过网络传输。对于非阻塞socket的send函数调用，需要先比较发送数据的长度bLen和套接字的发送缓冲区的长度sLen：如果bLen长度大于sLen的长度，该函数将会返回SOCKET_ERROR。对于阻塞socket的send调用，则会一直等待直到全部拷贝到socket发送缓冲区才返回。
     recv( )函数先检查socket的接收缓冲区，如果接收缓冲区中没有数据或者协议正在接收数据，那么recv就一直等待，直到协议把数据接收完毕（这里对于阻塞套接字而言）。recv函数然后把socket中接收缓冲区中的数据拷贝到buffer中。
     对方如果中途调用close( )正常的关闭socket，这并不影响另外一端recv的正常接收数据；如果协议缓冲区内没有数据，recv返回0，指示对方关闭；如果协议缓冲区有数据，则返回对应数据(可能需要多次recv)，在最后一次recv时，返回0，指示对方关闭。

四. send( )和recv( )的返回值

1. recv( )的返回值：
无论阻塞还是非阻塞，recv的返回值都没有区别：

小于 0 出错

等于0 连接关闭

大于0 接收到数据大小

但是，返回值 < 0时候，并且(errno == EINTR / errno == EWOULDBLOCK / errno == EAGAIN) 情况下认为连接是正常的，会继续接收。

EAGAIN：套接字已标记为非阻塞，而接收操作被阻塞或者接收超时（本机的接收缓冲区中无数据）

EBADF：sock不是有效的描述词

ECONNREFUSE：(104) 远程主机阻绝网络连接，远程主机没有关闭socket就直接退出了

EFAULT：内存空间访问出错

EINTR：操作被信号中断

EINVAL：参数无效

ENOMEM：内存不足

ENOTCONN：与面向连接关联的套接字尚未被连接上

ENOTSOCK：sock索引的不是套接字

以下代码是服务器端调用libevent的读事件回调（关于libevent，以后将讲解），调用该回调时，已经保证了有数据到来：

void main_Read(evutil_socket_t fd, short events, void *arg){    TFdState *state = arg;    int iUsedIdx = 0;    int result = 0;    memset(state->read_buf, 0 ,MAX_BUF_LEN);       while (1)    {        result = recv(fd, state->read_buf+iUsedIdx, MAX_BUF_LEN, 0);        if (result <= 0)  break;                  printf("result :%d\n", result);                 iUsedIdx = result;    }    printf("while out result: %d errno: %d\n", result, errno);       if(result == 0) //接收套接字关闭    {        free_fd_state(state);        printf("recv finished!\n");    }    if(result < 0)    {        if(errno == EAGAIN)        {          printf("errno == EAGAIN\n");          return ;        }        else        {          printf("else");          free_fd_state(state);        }    }}

(1) 如果客户端发送完数据（数据长度为3930个字节）以后就调用close() 关闭套接字；且服务器的监听套接字(listen socket，设置非阻塞模式) 则结果如下：

由上图的结果可以知道，由于缓冲区中没有数据，表示接受超时，将收到EWOULDBLOCK错误码；最后一次当客户端调用close()函数关闭套接字，recv()函数将返回0。因为关闭套接字时，需要经过两次握手，所以服务器仍然会调用libevent的读回调，recv此时返回0。

(2) 如果客户端发送完数据（数据长度为3930个字节）以后就，然后强制通过结束客户端进程（不是通过调用close()关闭套接字）；且服务器的监听套接字(listen socket，设置非阻塞模式) 则结果如下：

可以发现，最后一次并不是超时错误，而是表示对方已经断开，而未调用close正常关闭套接字。如果对方没有显式地调用close()来关闭一个TCP连接，那么在本机的进程退出之前，OS会释放相关资源。但是这种情况下的关闭，只是发送一个RESET包就结束，因此recv返回-1，且errno为104 。

(3)如果客户端发送数据以后，服务器的监听套接字为阻塞套接字，则结果如下：

可以发如果对方不close套接字，或者不强制关闭，则recv一直阻塞（buff中没有数据），或者返回大于0的数（buffer中有数据）。需通过对方关闭或者异常才能返回错误，退出while循环。

2. send( )的返回值

当在一个非阻塞套接字上调用send( )，可能出现出返回值为-1，且errno为SOCKET_ERROR，在非阻塞socket上，send( )操作仅仅将数据拷贝到内核缓冲区就立刻返回，如果bLen小于sLen，则会出现该情况。

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