在《 socket資料的接收和發送 》一節中講到,可以使用 write()/send() 函數發送資料,使用 read()/recv() 函數接收資料,本節就來看看資料是如何傳遞的。
socket緩衝區 每個 socket 被建立後,都會分配兩個緩衝區,輸入緩衝區和輸出緩衝區。
write()/send() 並不立即向網路中傳輸資料,而是先將資料寫入緩衝區中,再由TCP協議將資料從緩衝區發送到目標機器。一旦將資料寫入到緩衝區,函數就可以成功返回,不管它們有沒有到達目標機器,也不管它們何時被發送到網路,這些都是TCP協議負責的事情。
TCP協議獨立於 write()/send() 函數,資料有可能剛被寫入緩衝區就發送到網路,也可能在緩衝區中不斷積壓,多次寫入的資料被一次性發送到網路,這取決於當時的網路情況、當前線程是否空閑等諸多因素,不由程式員控制。
read()/recv() 函數也是如此,也從輸入緩衝區中讀取資料,而不是直接從網路中讀取。
圖:TCP通訊端的I/O緩衝區示意圖
這些I/O緩衝區特性可整理如下: I/O緩衝區在每個TCP通訊端中單獨存在; I/O緩衝區在建立通訊端時自動產生; 即使關閉通訊端也會繼續傳送輸出緩衝區中遺留的資料; 關閉通訊端將丟失輸入緩衝區中的資料。
輸入輸出緩衝區的預設大小一般都是 8K,可以通過 getsockopt() 函數擷取:
unsigned optVal; int optLen = sizeof(int); getsockopt(servSock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (char*)&optVal, &optLen); printf("Buffer length: %d\n", optVal); 運行結果:
Buffer length: 8192 這裡僅給出樣本,後面會詳細講解。
阻塞模式 對於TCP通訊端(預設情況下),當使用 write()/send() 發送資料時:
1) 首先會檢查緩衝區,如果緩衝區的可用空間長度小於要發送的資料,那麼 write()/send() 會被阻塞(暫停執行),直到緩衝區中的資料被發送到目標機器,騰出足夠的空間,才喚醒 write()/send() 函數繼續寫入資料。
2) 如果TCP協議正在向網路發送資料,那麼輸出緩衝區會被鎖定,不允許寫入,write()/send() 也會被阻塞,直到資料發送完畢緩衝區解鎖,write()/send() 才會被喚醒。
3) 如果要寫入的資料大於緩衝區的最大長度,那麼將分批寫入。
4) 直到所有資料被寫入緩衝區 write()/send() 才能返回。
當使用 read()/recv() 讀取資料時:
1) 首先會檢查緩衝區,如果緩衝區中有資料,那麼就讀取,否則函數會被阻塞,直到網路上有資料到來。
2) 如果要讀取的資料長度小於緩衝區中的資料長度,那麼就不能一次性將緩衝區中的所有資料讀出,剩餘資料將不斷積壓,直到有 read()/recv() 函數再次讀取。
3) 直到讀取到資料後 read()/recv() 函數才會返回,否則就一直被阻塞。
這就是TCP通訊端的阻塞模式。所謂阻塞,就是上一步動作沒有完成,下一步動作將暫停,直到上一步動作完成後才能繼續,以保持同步性。 TCP通訊端預設情況下是阻塞模式,也是最常用的。當然你也可以更改為非阻塞模式,後續我們會講解。