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[導(dǎo)讀]今天又是被傾盆的需求淹沒的一天。有沒有人知道,那種“我用3句話,就讓產(chǎn)品為我砍了18個需求”的雞湯課在哪報名,想報。"聽懂掌聲"的那種課就算了,太費手了。扯遠了,回到我們今天的正題,我們了解下這篇文的目錄。目錄代碼執(zhí)行send成功后,數(shù)據(jù)就發(fā)出去了嗎?回答這個問題之前,需要了解什...

今天又是被傾盆的需求淹沒的一天。

有沒有人知道,那種“我用3句話,就讓產(chǎn)品為我砍了18個需求”的雞湯課在哪報名,想報。

"聽懂掌聲"的那種課就算了,太費手了。

扯遠了,回到我們今天的正題,我們了解下這篇文的目錄。

目錄
代碼執(zhí)行send成功后,數(shù)據(jù)就發(fā)出去了嗎?

回答這個問題之前,需要了解什么是Socket 緩沖區(qū)


Socket 緩沖區(qū)

什么是 socket 緩沖區(qū)

編程的時候,如果要跟某個IP建立連接,我們需要調(diào)用操作系統(tǒng)提供的 socket API。

socket 在操作系統(tǒng)層面,可以理解為一個文件。

我們可以對這個文件進行一些方法操作。

listen方法,可以讓程序作為服務(wù)器監(jiān)聽其他客戶端的連接。

connect,可以作為客戶端連接服務(wù)器。

sendwrite可以發(fā)送數(shù)據(jù),recvread可以接收數(shù)據(jù)。

在建立好連接之后,這個 socket 文件就像是遠端機器的 "代理人" 一樣。比如,如果我們想給遠端服務(wù)發(fā)點什么東西,那就只需要對這個文件執(zhí)行寫操作就行了。

socket_api
那寫到了這個文件之后,剩下的發(fā)送工作自然就是由操作系統(tǒng)內(nèi)核來完成了。

既然是寫給操作系統(tǒng),那操作系統(tǒng)就需要提供一個地方給用戶寫。同理,接收消息也是一樣。

這個地方就是 socket 緩沖區(qū)。

用戶發(fā)送消息的時候?qū)懡o send buffer(發(fā)送緩沖區(qū))

用戶接收消息的時候?qū)懡o recv buffer(接收緩沖區(qū))

也就是說一個socket ,會帶有兩個緩沖區(qū),一個用于發(fā)送,一個用于接收。因為這是個先進先出的結(jié)構(gòu),有時候也叫它們發(fā)送、接收隊列。

一個socket有兩個緩沖區(qū)

怎么觀察 socket 緩沖區(qū)

如果想要查看 socket 緩沖區(qū),可以在linux環(huán)境下執(zhí)行 netstat -nt 命令。

#?netstat?-nt
Active?Internet?connections?(w/o?servers)
Proto?Recv-Q?Send-Q?Local?Address???????????Foreign?Address?????????State??????
tcp????????0?????60?172.22.66.69:22?????????122.14.220.252:59889????ESTABLISHED
這上面表明了,這里有一個協(xié)議(Proto)類型為 TCP 的連接,同時還有本地(Local Address)和遠端(Foreign Address)的IP信息,狀態(tài)(State)是已連接。

還有Send-Q 是發(fā)送緩沖區(qū),下面的數(shù)字60是指,當(dāng)前還有60 Byte在發(fā)送緩沖區(qū)中未發(fā)送。而 Recv-Q 代表接收緩沖區(qū), 此時是空的,數(shù)據(jù)都被應(yīng)用進程接收干凈了。


TCP部分

【動圖緩沖區(qū)的收發(fā)流程,TCP執(zhí)行發(fā)收的流程】

我們在使用TCP建立連接之后,一般會使用 send 發(fā)送數(shù)據(jù)。

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
????//?創(chuàng)建socket
????sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,?0))

????//?建立連接??
????connect(sockfd,?服務(wù)器ip信息,?sizeof(server))??

????//?執(zhí)行?send?發(fā)送消息
????send(sockfd,str,sizeof(str),0))??

????//?關(guān)閉?socket
????close(sockfd);

????return?0;
}
上面是一段偽代碼,僅用于展示大概邏輯,我們在建立好連接后,一般會在代碼中執(zhí)行 send 方法。那么此時,消息就會被立刻發(fā)到對端機器嗎?


執(zhí)行 send 發(fā)送的字節(jié),會立馬發(fā)送嗎?

答案是不確定!執(zhí)行 send 之后,數(shù)據(jù)只是拷貝到了socket 緩沖區(qū)。至 什么時候會發(fā)數(shù)據(jù),發(fā)多少數(shù)據(jù),全聽操作系統(tǒng)安排。

tcp_sendmsg 邏輯
在用戶進程中,程序通過操作 socket 會從用戶態(tài)進入內(nèi)核態(tài),而 send方法會將數(shù)據(jù)一路傳到傳輸層。在識別到是 TCP協(xié)議后,會調(diào)用 tcp_sendmsg 方法。

//?net/ipv4/tcp.c
//?以下省略了大量邏輯
int?tcp_sendmsg()
{??
??//?如果還有可以放數(shù)據(jù)的空間
??if?(skb_availroom(skb)?>?0)?{
????//?嘗試拷貝待發(fā)送數(shù)據(jù)到發(fā)送緩沖區(qū)
????err?=?skb_add_data_nocache(sk,?skb,?from,?copy);
??}??
??//?下面是嘗試發(fā)送的邏輯代碼,先省略?????
}
在 tcp_sendmsg 中, 核心工作就是將待發(fā)送的數(shù)據(jù)組織按照先后順序放入到發(fā)送緩沖區(qū)中, 然后根據(jù)實際情況(比如擁塞窗口等)判斷是否要發(fā)數(shù)據(jù)。如果不發(fā)送數(shù)據(jù),那么此時直接返回。


如果緩沖區(qū)滿了會怎么辦

前面提到的情況里是,發(fā)送緩沖區(qū)有足夠的空間,可以用于拷貝待發(fā)送數(shù)據(jù)。

如果發(fā)送緩沖區(qū)空間不足,或者滿了,執(zhí)行發(fā)送,會怎么樣?

這里分兩種情況。

首先,socket在創(chuàng)建的時候,是可以設(shè)置是阻塞的還是非阻塞的。

int?s?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM?|?SOCK_NONBLOCK,?IPPROTO_TCP);
比如通過上面的代碼,就可以將 socket 設(shè)置為非阻塞SOCK_NONBLOCK)。

當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)滿了,如果還向socket執(zhí)行send

  • 如果此時 socket 是阻塞的,那么程序會在那干等、死等,直到釋放出新的緩存空間,就繼續(xù)把數(shù)據(jù)拷進去,然后返回。

send阻塞
  • 如果此時 socket 是非阻塞的,程序就會立刻返回一個 EAGAIN 錯誤信息,意思是 ?Try again , 現(xiàn)在緩沖區(qū)滿了,你也別等了,待會再試一次。

send非阻塞
我們可以簡單看下源碼是怎么實現(xiàn)的。還是回到剛才的 tcp_sendmsg 發(fā)送方法中。

int?tcp_sendmsg()
{??
??if?(skb_availroom(skb)?>?0)?{
????//?..如果有足夠緩沖區(qū)就執(zhí)行balabla
??}?else?{
????//?如果發(fā)送緩沖區(qū)沒空間了,那就等到有空間,至于等的方式,分阻塞和非阻塞
????if?((err?=?sk_stream_wait_memory(sk,?
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