socket缓冲区以及阻塞模式

╰半夏微凉° 2023-10-09 11:19 29阅读 0赞

下文对计算机socket编程的讲解通俗易懂，对我自己回顾以前的知识，以及学习很有帮助，感谢原作的分享！在此转载。

原文地址：[http://c.biancheng.net/cpp/html/3040.html][http_c.biancheng.net_cpp_html_3040.html]

在《[socket数据的接收和发送][socket]》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。

![format_png][]  
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: %d\n", 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。

[http_c.biancheng.net_cpp_html_3040.html]: http://c.biancheng.net/cpp/html/3029.html
[socket]: http://c.biancheng.net/cpp/html/3039.html
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