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[导读]在《socket数据的接收和发送》一节中讲到,可以使用 write()/send() 函数发送数据,使用 read()/recv() 函数接收数据,本节就来看看数据是如何传递的。 socket缓冲区

在《socket数据的接收和发送》一节中讲到,可以使用 write()/send() 函数发送数据,使用 read()/recv() 函数接收数据,本节就来看看数据是如何传递的。 socket缓冲区 每个 socket 被创建后,都会分配两个缓冲区,输入缓冲区和输出缓冲区。

write()/send() 并不立即向网络中传输数据,而是先将数据写入缓冲区中,再由TCP协议将数据从缓冲区发送到目标机器。一旦将数据写入到缓冲区,函数就可以成功返回,不管它们有没有到达目标机器,也不管它们何时被发送到网络,这些都是TCP协议负责的事情。

TCP协议独立于 write()/send() 函数,数据有可能刚被写入缓冲区就发送到网络,也可能在缓冲区中不断积压,多次写入的数据被一次性发送到网络,这取决于当时的网络情况、当前线程是否空闲等诸多因素,不由程序员控制。

read()/recv() 函数也是如此,也从输入缓冲区中读取数据,而不是直接从网络中读取。
图:TCP套接字的I/O缓冲区示意图
这些I/O缓冲区特性可整理如下: I/O缓冲区在每个TCP套接字中单独存在;I/O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输出缓冲区中遗留的数据;关闭套接字将丢失输入缓冲区中的数据。
输入输出缓冲区的默认大小一般都是 8K,可以通过 getsockopt() 函数获取:


unsigned optVal;int optLen = sizeof(int);getsockopt(servSock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (char*)&optVal, &optLen);printf("Buffer length: %dn", optVal); 运行结果:
Buffer length: 8192

这里仅给出示例,后面会详细讲解。

阻塞模式 对于TCP套接字(默认情况下),当使用 write()/send() 发送数据时:
1) 首先会检查缓冲区,如果缓冲区的可用空间长度小于要发送的数据,那么 write()/send() 会被阻塞(暂停执行),直到缓冲区中的数据被发送到目标机器,腾出足够的空间,才唤醒 write()/send() 函数继续写入数据。

2) 如果TCP协议正在向网络发送数据,那么输出缓冲区会被锁定,不允许写入,write()/send() 也会被阻塞,直到数据发送完毕缓冲区解锁,write()/send() 才会被唤醒。

3) 如果要写入的数据大于缓冲区的最大长度,那么将分批写入。

4) 直到所有数据被写入缓冲区 write()/send() 才能返回。

当使用 read()/recv() 读取数据时:
1) 首先会检查缓冲区,如果缓冲区中有数据,那么就读取,否则函数会被阻塞,直到网络上有数据到来。

2) 如果要读取的数据长度小于缓冲区中的数据长度,那么就不能一次性将缓冲区中的所有数据读出,剩余数据将不断积压,直到有 read()/recv() 函数再次读取。

3) 直到读取到数据后 read()/recv() 函数才会返回,否则就一直被阻塞。

这就是TCP套接字的阻塞模式。所谓阻塞,就是上一步动作没有完成,下一步动作将暂停,直到上一步动作完成后才能继续,以保持同步性。TCP套接字默认情况下是阻塞模式,也是最常用的。当然你也可以更改为非阻塞模式,后续我们会讲解。|




TCP的粘包问题以及数据的无边界性 上节我们讲到了socket缓冲区和数据的传递过程,可以看到数据的接收和发送是无关的,read()/recv() 函数不管数据发送了多少次,都会尽可能多的接收数据。也就是说,read()/recv() 和 write()/send() 的执行次数可能不同。

例如,write()/send() 重复执行三次,每次都发送字符串"abc",那么目标机器上的 read()/recv() 可能分三次接收,每次都接收"abc";也可能分两次接收,第一次接收"abcab",第二次接收"cabc";也可能一次就接收到字符串"abcabcabc"。

假设我们希望客户端每次发送一位学生的学号,让服务器端返回该学生的姓名、住址、成绩等信息,这时候可能就会出现问题,服务器端不能区分学生的学号。例如第一次发送 1,第二次发送 3,服务器可能当成 13 来处理,返回的信息显然是错误的。

这就是数据的“粘包”问题,客户端发送的多个数据包被当做一个数据包接收。也称数据的无边界性,read()/recv() 函数不知道数据包的开始或结束标志(实际上也没有任何开始或结束标志),只把它们当做连续的数据流来处理。

下面的代码演示了粘包问题,客户端连续三次向服务器端发送数据,服务器端却一次性接收到所有数据。

服务器端代码 server.cpp:


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