C/C++编程：服务器通信需要解决的问题

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-09-14 02:39 135阅读 0赞

> 注：这里只针对单服务器框架

服务器通常都需要做到高性能，高并发

*  所谓**高性能**就是服务器能流畅的处理各个客户端的连接并尽量低延迟的应答客户端的请求
 *  所谓**高并发**，不仅指的是服务器可以同时支持很多个客户端连接，而且这些客户端在连接期间会不断与服务器有数据来往，而且这些客户端在连接期间内不断与服务器有数据来往。网络上经常有各种网络库号称单个服务能同时支持百万甚至千万的并发，然后我实际去看了下，结果发现只是能同时支持很多的连接而已。如果一个服务器能单纯接收n个连接，但是不能有条不紊的处理与这些连接之间的数据来往也没有任何意义，这种服务器框架只是“玩具型”的，对实际应用和生产没有任何意义。

1.  需要解决的问题

> 如何检测有新客户端连接

默认accept函数会阻塞在那里，如果epoll检测到监听socket上有EPOLLIN事件，那么久表明此时有新连接到来，这个时候调用accept函数，就不会阻塞了。

当然产生的新socket你应该也设置成非阻塞的。这样我们就能在新socket上收发数据了

> 如果检测客户端是否有数据发来？如何收取客户端发来的数据

我们应该在socket上有可读事件的时候才去收取数据，这样我们调用recv或者read函数时不用等待，至于一次性收取多少数据好呢》我们可以根据自己的需求来决定，甚至你可以在一个循环里面反复recv或者read；对于非阻塞模式的socket，如果没有数据了，recv或者read也会立即返回，错误码EWOULDBLOCK会表明当前没有数据了。

实例：

bool CIUSocket::Recv()
    {
        
        int nRet = 0;
        while (true)
        {
        
            char buff[512];
            nRet = ::recv(m_hSocket, buff, 512, 0);
            if (nRet == SOCKET_ERROR)                //一旦出现错误就立刻关闭Socket
            {
        
                if (::WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK)
                    break;
                else
                    return false;
            }
            else if (nRet < 1)
                return false;
    
            m_strRecvBuf.append(buff, nRet);
    
            ::Sleep(1);
        }
    
        return true;
    }

> 如何检测连接异常？发现连接异常之后，如何处理？

同样当我们收到异常事件后比如EPOLLERR或者关闭事件FD\_CLOSE，我们就知道了有异常产生，我们对异常的处理一般是关闭对应的socket。另外，如果send/recv或者read/wriet函数对一个socket进行操作时，如果返回0，那说明对端已经关闭了socket，此时这路连接也没有必要存在了，我们也可以关闭对应的socket

> 如何给客户端发送数据

这也是一道常见的网络通信面试题，某一年的腾讯后台开发职位就问到过这样的问题。给客户端发送数据，比说数据要稍微麻烦一点。

*  首先我们不能像注册检测数据可读事件一样一开始就注册检测可写数据，因为如果检测可写的话，一般情况下只要对端正常收取数据，我们的socket就都是可写的，如果我们设置监听可写事件，会导致频繁的触发可写事件，但是我们此时不一定有数据需要发送。
 *  所以正确的做法是：如果有数据需要发送，则先尝试去发送，如果发送不了或者只发送出去部分，剩下的我们需要将其缓存起来，然后再设置检测该socket上可写事件，下次可写事件产生时，在继续发送，如果还是不能完全发出去，则继续监听可写事件，如此反复，一直到所有数据都发出去为止。
 *  一旦所有数据都发送出去之后，我们要移除监听可写事件，避免无用的可写事件通知。
 *  注意：如果某次只发送出去部分数据，剩下的数据应该暂且存起来，这个时候我们就需要一个缓冲区来存放这部分数据，这个缓冲区我们称为**发送缓冲区**
 *  发送缓冲区不仅存放本次没有发完的数据，还用来存放在发送过程中，上层又传来的新的需要发送的数据。为保证顺序，新数据应该追加到当前剩下的数据的后面，发送的时候从发送缓存去的头部开始发送。也就是先来的先发送，后到的后发送

> 如何在给客户端发完数据后关闭连接

*  这个问题比较难处理，因为这里的“发送完”不一定是真正的发送完，我们调用send或者write函数即使成功，也只是向操作系统的协议栈里面成功写入数据，至于能否1被发送数据，何时被发送出去，发出去对方是否能够收到就很难判断了。
 *  所以，我们目前只能简单地认为 send 或者 write 返回我们发出数据的字节数大小，我们就认为“发完数据”了。然后调用close等socket API关闭连接。当然，你也可以调用 shutdown 函数来实现所谓的“半关闭”

1.  其他

> 关于 **被动关闭连接和主动关闭连接**

*  在实际中，被动关闭连接是由于为我们检测到了连接的异常事件，比如EPOLLERR，或者对端关闭连接，send或者recv返回0，这个时候这路连接已经没有存在的必要了，我们被迫关闭连接
 *  而主动关闭连接，是我们主动调用close等来关闭连接。比如客户端给我们发送非法的数据，比如一些网络攻击的尝试性数据包。这个时候处于安全考虑，我们主动关闭socket连接。

> 发送缓冲区和接收缓冲区

上面已经介绍了发送缓冲区，并说明了其存在的意义。接收缓冲区也是一样的道理，当收到数据之后，我们可以直接进行解包，但是这样并不好，理由：

*  除非一些约定俗成的协议格式，比如HTTP协议，大多数服务器的业务的协议都是不同的，也就是说一个数据包里面的数据格式的解读应该是业务层的事情，和网络通信层应该解耦。我们无法知道上层协议长什么样子，因为不同的协议格式是不一样的，他们与具体的业务有关
 *  理由二，即使知道协议格式，我们在网络层进行处理对应的业务，如果这个业务处理比较耗时，比如需要进行复杂的运算/和数据库进行交互等，那么我们的网络线程会需要耗费大量的时间来处理这些业务，这样其他的网络事件可能没法及时处理

因此，我们需要一个接收缓冲区，把接收到的数据放到该缓冲区里面去，并由专门的业务线程或者业务立即去接收缓冲区中取出数据，并解包处理业务。

问题：发送缓冲区和接收缓冲区应该设计成多大的容量？

回答：设计出一个可以动态增长的缓冲区，按需分配

另外，这里说的发送缓冲区和接收缓冲区应该是每一个socket都存在一个