面試官：代碼執(zhí)行 send 后，數(shù)據(jù)就發(fā)出去了嗎？

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(gè)需求”的雞湯課在哪報(bào)名，想報(bào)。

"聽懂掌聲"的那種課就算了，太費(fèi)手了。

扯遠(yuǎn)了，回到我們今天的正題，我們了解下這篇文的目錄。

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

回答這個(gè)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(shí)候，如果要跟某個(gè)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(gè)文件。

我們可以對這個(gè)文件進(jìn)行一些方法操作。

用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。

用connect，可以作為客戶端連接服務(wù)器。

用send或write可以發(fā)送數(shù)據(jù)，recv或read可以接收數(shù)據(jù)。

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

那寫到了這個(gè)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(gè)地方給用戶寫。同理，接收消息也是一樣。

這個(gè)地方就是 socket 緩沖區(qū)。

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

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

也就是說一個(gè)socket ，會(huì)帶有兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用于發(fā)送，一個(gè)用于接收。因?yàn)檫@是個(gè)先進(jìn)先出的結(jié)構(gòu)，有時(shí)候也叫它們發(fā)送、接收隊(duì)列。

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(gè)協(xié)議（Proto）類型為 TCP 的連接，同時(shí)還有本地（Local Address）和遠(yuǎn)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(shí)是空的，數(shù)據(jù)都被應(yīng)用進(jìn)程接收干凈了。

TCP部分

【動(dòng)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(huì)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(huì)在代碼中執(zhí)行 send 方法。那么此時(shí)，消息就會(huì)被立刻發(fā)到對端機(jī)器嗎？

執(zhí)行 send 發(fā)送的字節(jié)，會(huì)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(shí)候會(huì)發(fā)數(shù)據(jù)，發(fā)多少數(shù)據(jù)，全聽操作系統(tǒng)安排。

在用戶進(jìn)程中，程序通過操作 socket 會(huì)從用戶態(tài)進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，而 send方法會(huì)將數(shù)據(jù)一路傳到傳輸層。在識(shí)別到是 TCP協(xié)議后，會(huì)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(shí)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(shí)直接返回。

如果緩沖區(qū)滿了會(huì)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(huì)怎么樣？

這里分兩種情況。

首先，socket在創(chuàng)建的時(shí)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(shí) socket 是阻塞的，那么程序會(huì)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(jìn)去，然后返回。

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

我們可以簡單看下源碼是怎么實(shí)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,?