tcp之recv/send和滑动窗口知识学习(★firecat推荐,不了解窗口等于不理解TCP,非常重要★)

https://www.cnblogs.com/lisuyun/articles/5803352.html

TCP使用一种窗口(Window)机制来控制数据流。当一个连接建立时,连接的每一端分配一个缓冲区来保存输入的数据,并将缓冲区的尺寸发送给另一端。当数据到达时,接收方发送确认,其中包含了自己剩余的缓冲区尺寸。剩余的缓冲区空间的大小被称为窗口(Window) ,指出窗口大小的通知称为窗口通告(window advertisement) 。接收方在发送的每一确认中都含有一个窗口通告。
  如果接收方应用程序读数据的速度能够与数据到达的速度一样快,接收方将在每一确认中发送一个正的窗口通告。然而,如果发送方操作的速度快于接收方(由于C P U更快) ,接收到的数据最终将充满接收方的缓冲区,导致接收方通告一个零窗口( zero window) 。发送方收到一个零窗口通告时,必须停止发送,直到接收方重新通告一个正的窗口。

1. SO_REUSeADDR选项:重用本地地址
未设置此项前,若服务端开启后,又关闭,此时sock处于TIME_WAIT状态,与之绑定的socket地址不可重用,而导致再次开启服务端失败。经过setsockopt设置之后, 即使处于TIME_WAIT些状态也可以立即被重用。
int reuse = 1;  
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizof(reuse));  

2. SO_RCVBUF 和 SO_SNDBUF :TCP接收缓冲区和发送缓冲区的大小
当然,即使我们设置了这两项的大小时, 系统都会自动将其加倍, 并且不得小于某个最小值。
TCP接收缓冲区的最小值是 256 字节, 而发送缓冲区的最小值是 2048 字节。(不同系统可能会有差异)
这么做的目的是确保一个TCP连接拥有足够多的空闲缓冲区来处理拥塞。
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, sizeof(sendbuf));  
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, (socklen_t*)&len);  
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, sizeof(recvbuf));  
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, (socklen_t*)&len);  
SO_RCVBUF和SO_SNDBUF每个套接口都有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区,使用这两个套接口选项可以改变缺省缓冲区大小。
注意:

当设置TCP套接口接收缓冲区的大小时,函数调用顺序是很重要的,因为TCP的窗口规模选项是在建立连接时用SYN与对方互换得到的。对于客户,SO_RCVBUF选项必须在connect之前设置;对于服务器,SO_RCVBUF选项必须在listen前设置。

一、TCP的滑动接收窗口大小实际上就是socket的接收缓冲区大小的字节数。

  1、以上这话不绝对,接收滑动窗口大小会随着内核接收缓冲区可接收数据大小变化。

  2、如下 ‘三’所述,tcp头部只有16位表示有最大值限制65536,当然可以使用扩展的32位。

二、对于server端的socket一定要在listen之间设置缓冲区大小,因为,accept时新产生的socket会继承监听socket的缓冲区大小。对于client端的socket一定要在connet之前设置缓冲区大小,因为connet时需要进行三次握手过程,会通知对方自己的窗口大小。在connet之后再设置缓冲区,已经没有什么意义。

三、由于缓冲区大小在TCP头部只有16位来表示,所以它的最大值是65536,但是对于一些情况来说需要使用更大的滑动窗口,这时候就要使用扩展的滑动窗口,如光纤高速通信网络,或者是卫星长连接网络,需要窗口尽可能的大。这时会使用扩展的32位的滑动窗口大小。

四、滑动窗口听移动规则:

1、窗口合拢:在收到对端数据后,自己确认了数据的正确性,这些数据会被存储到缓冲区,等待应用程序获取。但这时候因为已经确认了数据的正确性,需要向对方发送确认响应ACK,又因为这些数据还没有被应用进程取走,这时候便需要进行窗口合拢,缓冲区的窗口左边缘向右滑动。注意响应的ACK序号是对方发送数据包的序号,一个对方发送的序号,可能因为窗口张开会被响应(ACK)多次。

2、窗口张开:窗口收缩后,应用进程一旦从缓冲区中取出数据,TCP的滑动窗口需要进行扩张,这时候窗口的右边缘向右扩张,实际上窗口这是一个环形缓冲区,窗口的右边缘扩张会使用原来被应用进程取走内容的缓冲区。在窗口进行扩张后,需要使用ACK通知对端,这时候ACK的序号依然是上次确认收到包的序号。

3、窗口收缩,窗口的右边缘向左滑动,称为窗口收缩,Host Requirement RFC强烈建议不要这样做,但TCP必须能够在某一端产生这种情况时进行处理。

五、send()/recv()

1、send():send函数的作用是把应用程序缓冲区中的数据拷贝到内核缓冲区, 仅此而已.

2、recv():recv函数的作用是把内核缓冲区中的数据拷贝/剪切到应用程序缓冲区,recv函数是剪切还是复制, 由最后一个参数决定。

转自http://www.voidcn.com/article/p-nvyxqqfs-qz.html

本篇我们用一个测试机上的阻塞socket实例来说明主题。文章中所有图都是在测试系统上现截取的。

需要理解的3个概念

1. TCP socket的buffer

每个TCP socket在内核中都有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区,TCP的全双工的工作模式以及TCP的流量(拥塞)控制便是依赖于这两个独立的buffer以及buffer的填充状态。接收缓冲区把数据缓存入内核,应用进程一直没有调用recv()进行读取的话,此数据会一直缓存在相应socket的接收缓冲区内。再啰嗦一点,不管进程是否调用recv()读取socket,对端发来的数据都会经由内核接收并且缓存到socket的内核接收缓冲区之中。recv()所做的工作,就是把内核缓冲区中的数据拷贝到应用层用户的buffer里面,并返回,仅此而已。进程调用send()发送的数据的时候,最简单情况(也是一般情况),将数据拷贝进入socket的内核发送缓冲区之中,然后send便会在上层返回。换句话说,send()返回之时,数据不一定会发送到对端去(和write写文件有点类似),send()仅仅是把应用层buffer的数据拷贝进socket的内核发送buffer中,发送是TCP的事情,和send其实没有太大关系。接收缓冲区被TCP用来缓存网络上来的数据,一直保存到应用进程读走为止。对于TCP,如果应用进程一直没有读取,接收缓冲区满了之后,发生的动作是:收端通知发端,接收窗口关闭(win=0)。这个便是滑动窗口的实现。保证TCP套接口接收缓冲区不会溢出,从而保证了TCP是可靠传输。因为对方不允许发出超过所通告窗口大小的数据。 这就是TCP的流量控制,如果对方无视窗口大小而发出了超过窗口大小的数据,则接收方TCP将丢弃它。
查看测试机的socket发送缓冲区大小,如图1所示

图1

第一个值是一个限制值,socket发送缓存区的最少字节数;
第二个值是默认值;
第三个值是一个限制值,socket发送缓存区的最大字节数;
根据实际测试,发送缓冲区的尺寸在默认情况下的全局设置是16384字节,即16k。
在测试系统上,发送缓存默认值是16k。
proc文件系统下的值和sysctl中的值都是全局值,应用程序可根据需要在程序中使用setsockopt()对某个socket的发送缓冲区尺寸进行单独修改,详见文章《TCP选项之SO_RCVBUF和SO_SNDBUF》,不过这都是题外话。

2. 接收窗口(滑动窗口)

TCP连接建立之时的收端的初始接受窗口大小是14600,细节如图2所示(129是收端,130是发端)

图2

接收窗口是TCP中的滑动窗口,TCP的收端用这个接受窗口----win=14600,通知发端,我目前的接收能力是14600字节。
后续发送过程中,收端会不断的用ACK(ACK的全部作用请参照博文《TCP之ACK发送情景》)通知发端自己的接收窗口的大小状态,如图3,而发端发送数据的量,就根据这个接收窗口的大小来确定,发端不会发送超过收端接收能力的数据量。这样就起到了一个流量控制的的作用。

图3
图3说明
21,22两个包都是收端发给发端的ACK包
第21个包,收端确认收到的前7240个字节数据,7241的意思是期望收到的包从7241号开始,序号加了1.同时,接收窗口从最初的14656(如图2)经过慢启动阶段增加到了现在的29120。用来表明现在收端可以接收29120个字节的数据,而发端看到这个窗口通告,在没有收到新的ACK的时候,发端可以向收端发送29120字节这么多数据。
第22个包,收端确认收到的前8688个字节数据,并通告自己的接收窗口继续增长为32000这么大。
3. 单个TCP的负载量和MSS的关系

MSS在以太网上通常大小是1460字节,而我们在后续发送过程中的单个TCP包的最大数据承载量是1448字节,这二者的关系可以参考博文《TCP之1460MSS和1448负载》。

实例详解send()

实例功能说明:接收端129作为客户端去连接发送端130,连接上之后并不调用recv()接收,而是sleep(1000),把进程暂停下来,不让进程接收数据。内核会缓存数据至接收缓冲区。发送端作为服务器接收TCP请求之后,立即用ret = send(sock,buf,70k,0);这个C语句,向接收端发送70k数据。
我们现在来观察这个过程。看看究竟发生了些什么事。wireshark抓包截图如下图4

图4


图4说明,包序号等同于时序
1. 客户端sleep在recv()之前,目的是为了把数据压入接收缓冲区。服务端调用"ret = send(sock,buf,70k,0);"这个C语句,向接收端发送70k数据。由于发送缓冲区大小16k,send()无法将70k数据全部拷贝进发送缓冲区,故先拷贝16k进入发送缓冲区,下层发送缓冲区中有数据要发送,内核开始发送。上层send()在应用层处于阻塞状态;
2. 11号TCP包,发端从这儿开始向收端发送1448个字节的数据;
3. 12号TCP包,发端没有收到之前发送的1448个数据的ACK包,仍然继续向收端发送1448个字节的数据;
4. 13号TCP包,收端向发端发送1448字节的确认包,表明收端成功接收总共1448个字节。此时收端并未调用recv()读取,目前发送缓冲区中被压入1448字节。由于处于慢启动状态,win接收窗口持续增大,表明接受能力在增加,吞吐量持续上升;
5. 14号TCP包,收端向发端发送2896字节的确认包,表明收端成功接收总共2896个字节。此时收端并未调用recv()读取,目前发送缓冲区中被压入2896字节。由于处于慢启动状态,win接收窗口持续增大,表明接受能力在增加,吞吐量持续上升;
6. 15号TCP包,发端继续向收端发送1448个字节的数据;
7. 16号TCP包,收端向发端发送4344字节的确认包,表明收端成功接收总共4344个字节。此时收端并未调用recv()读取,目前发送缓冲区中被压入4344字节。由于处于慢启动状态,win接收窗口持续增大,表明接受能力在增加,吞吐量持续上升;
8. 从这儿开始,我略去很多包,过程类似上面过程。同时,由于不断的发送出去的数据被收端用ACK确认,发送缓冲区的空间被逐渐腾出空地,send()内部不断的把应用层buf中的数据向发送缓冲区拷贝,从而不断的发送,过程重复。70k数据并没有被完全送入内核,send()不管是否发送出去,send不管发送出去的是否被确认,send()只关心buf中的数据有没有被全部送往发送缓冲区。如果buf中的数据没有被全部送往发送缓冲区,send()在应用层阻塞,负责等待发送缓冲区中有空余空间的时候,逐步拷贝buf中的数据;如果buf中的数据被全部拷入发送缓冲区,send()立即返回。
9. 经过慢启动阶段接收窗口增大到稳定阶段,TCP吞吐量升高到稳定阶段,收端一直处于sleep状态,没有调用recv()把内核中接收缓冲区中的数据拷贝到应用层去,此时收端的接收缓冲区中被压入大量数据;
10. 66号、67号TCP数据包,发端继续向收端发送数据;
11. 68号TCP数据包,收端发送ACK包确认接收到的数据,ACK=62265表明收端已经收到62265字节的数据,这些数据目前被压在收端的接收缓冲区中。win=3456,比较之前的16号TCP包的win=23296,表明收端的窗口已经处于收缩状态,收端的接收缓冲区中的数据迟迟未被应用层读走,导致接收缓冲区空间吃紧,故收缩窗口,控制发送端的发送量,进行流量控制;
12. 69号、70号TCP数据包,发端在接收窗口允许的数据量的范围内,继续向收端发送2段1448字节长度的数据;
13. 71号TCP数据包,至此,收端已经成功接收65160字节的数据,全部被压在接收缓冲区之中,接收窗口继续收缩,尺寸为1600字节;
14. 72号TCP数据包,发端在接收窗口允许的数据量的范围内,继续向收端发送1448字节长度的数据;
15. 73号TCP数据包,至此,收端已经成功接收66609字节的数据,全部被压在接收缓冲区之中,接收窗口继续收缩,尺寸为192字节。
16. 74号TCP数据包,和我们这个例子没有关系,是别的应用发送的包;
17. 75号TCP数据包,发端在接收窗口允许的数据量的范围内,向收端发送192字节长度的数据;
18. 76号TCP数据包,至此,收端已经成功接收66609字节的数据,全部被压在接收缓冲区之中,win=0接收窗口关闭,接收缓冲区满,无法再接收任何数据;
19. 77号、78号、79号TCP数据包,由keepalive触发的数据包,响应的ACK持有接收窗口的状态win=0,另外,ACK=66801表明接收端的接收缓冲区中积压了66800字节的数据。
20. 从以上过程,我们应该熟悉了滑动窗口通告字段win所说明的问题,以及ACK确认数据等等。现在可得出一个结论,接收端的接收缓存尺寸应该是66800字节(此结论并非本篇主题)。
send()要发送的数据是70k,现在发出去了66800字节,发送缓存中还有16k,应用层剩余要拷贝进内核的数据量是N=70k-66800-16k。接收端仍处于sleep状态,无法recv()数据,这将导致接收缓冲区一直处于积压满的状态,窗口会一直通告0(win=0)。发送端在这样的状态下彻底无法发送数据了,send()的剩余数据无法继续拷贝进内核的发送缓冲区,最终导致send()被阻塞在应用层;
21. send()一直阻塞中。。。

图4和send()的关系说明完毕。
那什么时候send返回呢?有3种返回场景

send()返回场景

场景1,我们继续图4这个例子,不过这儿开始我们就跳出图4所示的过程了

22. 接收端sleep(1000)到时间了,进程被唤醒,代码片段如图5

图5
随着进程不断的用"recv(fd,buf,2048,0);"将数据从内核的接收缓冲区拷贝至应用层的buf,在使用win=0关闭接收窗口之后,现在接收缓冲区又逐渐恢复了缓存的能力,这个条件下,收端会主动发送携带"win=n(n>0)"这样的ACK包去通告发送端接收窗口已打开;

23. 发端收到携带"win=n(n>0)"这样的ACK包之后,开始继续在窗口运行的数据量范围内发送数据。发送缓冲区的数据被发出;
24. 收端继续接收数据,并用ACK确认这些数据;
25. 发端收到ACK,可以清理出一些发送缓冲区空间,应用层send()的剩余数据又可以被不断的拷贝进内核的发送缓冲区;
26. 不断重复以上发送过程;
27. send()的70k数据全部进入内核,send()成功返回。

场景2,我们继续图4这个例子,不过这儿开始我们就跳出图4所示的过程了
22. 收端进程或者socket出现问题,给发端发送一个RST,请参考博文《》;
23. 内核收到RST,send返回-1。

场景3,和以上例子没关系
连接上之后,马上send(1k),这样,发送的数据肯定可以一次拷贝进入发送缓冲区,send()拷贝完数据立即成功返回。

send()发送结论

其实场景1和场景2说明一个问题
send()只是负责拷贝,拷贝完立即返回,不会等待发送和发送之后的ACK。如果socket出现问题,RST包被反馈回来。在RST包返回之时,如果send()还没有把数据全部放入内核或者发送出去,那么send()返回-1,errno被置错误值;如果RST包返回之时,send()已经返回,那么RST导致的错误会在下一次send()或者recv()调用的时候被立即返回。
场景3完全说明send()只要完成拷贝就成功返回,如果发送数据的过程中出现各种错误,下一次send()或者recv()调用的时候被立即返回。

概念上容易疑惑的地方

1. TCP协议本身是为了保证可靠传输,并不等于应用程序用tcp发送数据就一定是可靠的,必须要容错;
2. send()和recv()没有固定的对应关系,不定数目的send()可以触发不定数目的recv(),这话不专业,但是还是必须说一下,初学者容易疑惑;
3. 关键点,send()只负责拷贝,拷贝到内核就返回,我通篇在说拷贝完返回,很多文章中说send()在成功发送数据后返回,成功发送是说发出去的东西被ACK确认过。send()只拷贝,不会等ACK;
4. 此次send()调用所触发的程序错误,可能会在本次返回,也可能在下次调用网络IO函数的时候被返回。

实际上理解了阻塞式的,就能理解非阻塞的。

转自http://www.cnblogs.com/lidabo/p/4534755.html

Tcp协议本身是可靠的,并不等于应用程序用tcp发送数据就一定是可靠的.不管是否阻塞,send发送的大小,并不代表对端recv到多少的数据.

在阻塞模式下, send函数的过程是将应用程序请求发送的数据拷贝到发送缓存中发送并得到确认后再返回.但由于发送缓存的存在,表现为:如果发送缓存大小比请求发送的大小要大,那么send函数立即返回,同时向网络中发送数据;否则,send向网络发送缓存中不能容纳的那部分数据,并等待对端确认后再返回(接收端只要将数据收到接收缓存中,就会确认,并不一定要等待应用程序调用recv);

在非阻塞模式下,send函数的过程仅仅是将数据拷贝到协议栈的缓存区而已,如果缓存区可用空间不够,则尽能力的拷贝,返回成功拷贝的大小;如缓存区可用空间为0,则返回-1,同时设置errno为EAGAIN.



linux下可用sysctl -a | grep net.ipv4.tcp_wmem查看系统默认的发送缓存大小:
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 16384 81920
这有三个值,第一个值是socket的发送缓存区分配的最少字节数,第二个值是默认值(该值会被net.core.wmem_default覆盖),缓存区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值,第三个值是发送缓存区空间的最大字节数(该值会被net.core.wmem_max覆盖).
根据实际测试,如果手工更改了net.ipv4.tcp_wmem的值,则会按更改的值来运行,否则在默认情况下,协议栈通常是按net.core.wmem_default和net.core.wmem_max的值来分配内存的.

应用程序应该根据应用的特性在程序中更改发送缓存大小:

socklen_t sendbuflen = 0;
socklen_t len = sizeof(sendbuflen);
getsockopt(clientSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void*)&sendbuflen, &len);
printf("default,sendbuf:%d/n", sendbuflen);

sendbuflen = 10240;
setsockopt(clientSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void*)&sendbuflen, len);
getsockopt(clientSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void*)&sendbuflen, &len);
printf("now,sendbuf:%d/n", sendbuflen);


需要注意的是,虽然将发送缓存设置成了10k,但实际上,协议栈会将其扩大1倍,设为20k.
-------------------实例分析---------------

在实际应用中,如果发送端是非阻塞发送,由于网络的阻塞或者接收端处理过慢,通常出现的情况是,发送应用程序看起来发送了10k的数据,但是只发送了2k到对端缓存中,还有8k在本机缓存中(未发送或者未得到接收端的确认).那么此时,接收应用程序能够收到的数据为2k.假如接收应用程序调用recv函数获取了1k的数据在处理,在这个瞬间,发生了以下情况之一,双方表现为:

A. 发送应用程序认为send完了10k数据,关闭了socket:
发送主机作为tcp的主动关闭者,连接将处于FIN_WAIT1的半关闭状态(等待对方的ack),并且,发送缓存中的8k数据并不清除,依然会发送给对端.如果接收应用程序依然在recv,那么它会收到余下的8k数据(这个前题是,接收端会在发送端FIN_WAIT1状态超时前收到余下的8k数据.), 然后得到一个对端socket被关闭的消息(recv返回0).这时,应该进行关闭.

B. 发送应用程序再次调用send发送8k的数据:
假如发送缓存的空间为20k,那么发送缓存可用空间为20-8=12k,大于请求发送的8k,所以send函数将数据做拷贝后,并立即返回8192;

假如发送缓存的空间为12k,那么此时发送缓存可用空间还有12-8=4k,send()会返回4096,应用程序发现返回的值小于请求发送的大小值后,可以认为缓存区已满,这时必须阻塞(或通过select等待下一次socket可写的信号),如果应用程序不理会,立即再次调用send,那么会得到-1的值, 在linux下表现为errno=EAGAIN.

C. 接收应用程序在处理完1k数据后,关闭了socket:
接收主机作为主动关闭者,连接将处于FIN_WAIT1的半关闭状态(等待对方的ack).然后,发送应用程序会收到socket可读的信号(通常是 select调用返回socket可读),但在读取时会发现recv函数返回0,这时应该调用close函数来关闭socket(发送给对方ack);

如果发送应用程序没有处理这个可读的信号,而是在send,那么这要分两种情况来考虑,假如是在发送端收到RST标志之后调用send,send将返回-1,同时errno设为ECONNRESET表示对端网络已断开,但是,也有说法是进程会收到SIGPIPE信号,该信号的默认响应动作是退出进程,如果忽略该信号,那么send是返回-1,errno为EPIPE(未证实);如果是在发送端收到RST标志之前,则send像往常一样工作;

以上说的是非阻塞的send情况,假如send是阻塞调用,并且正好处于阻塞时(例如一次性发送一个巨大的buf,超出了发送缓存),对端socket关闭,那么send将返回成功发送的字节数,如果再次调用send,那么会同上一样.

D. 交换机或路由器的网络断开:
接收应用程序在处理完已收到的1k数据后,会继续从缓存区读取余下的1k数据,然后就表现为无数据可读的现象,这种情况需要应用程序来处理超时.一般做法是设定一个select等待的最大时间,如果超出这个时间依然没有数据可读,则认为socket已不可用.

发送应用程序会不断的将余下的数据发送到网络上,但始终得不到确认,所以缓存区的可用空间持续为0,这种情况也需要应用程序来处理.

如果不由应用程序来处理这种情况超时的情况,也可以通过tcp协议本身来处理,具体可以查看sysctl项中的:
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl
net.ipv4.tcp_keepalive_probes
net.ipv4.tcp_keepalive_time
 
 
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
http://www.ixpub.net/thread-1446913-1-1.html
 
发送成功只是表示发到了内核socket缓冲区
此时如果close,正常情况会进入TIME_WAIT状态,在此状态,对端可以继续接收数据
但是如果发送方的接收缓冲区还有未读数据,就会走异常close的途径,置RST,立刻结束连接,没有TIME_WAIT状态。这时对端就收不全数据,报错: Connection reset by peer。
 
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
值得参考的 TCP send和recv函数解析
http://blog.csdn.net/wjtxt/article/details/6603456

一、 滑动窗口的概念

        TCP数据包的TCP头部有一个window字段,它主要是用来告诉对方自己能接收多大的数据(注意只有TCP包中的数据部分占用这个空间),这个字段在通信双方建立连接时协商确定,并且在通信过程中不断更新,故取名为滑动窗口。有了这个字段,数据发送方就知道自己该不该发送数据,以及该发多少数据了。TCP协议的流量控制正是通过滑动窗口实现,从而保证通信双方的接收缓冲区不会溢出,数据不会丢失。

由于窗口大小在TCP头部只有16位来表示,所以它的最大值是65536,但是对于一些情况来说需要使用更大的滑动窗口,这时候就要使用扩展的滑动窗口,如光纤高速通信网络,或者是卫星长连接网络,需要窗口尽可能的大。这时会使用扩展的32位的滑动窗口大小。

二、 滑动窗口移动规则

        1、窗口合拢:在收到对端数据后,自己确认了数据的正确性,这些数据会被存储到接收缓冲区,等待应用程序获取。但这时候因为已经确认了数据的正确性,需要向对方发送确认响应ACK,又因为这些数据还没有被应用进程取走,这时候便需要进行窗口合拢,缓冲区的窗口左边缘向右滑动。注意响应的ACK序号是对方发送数据包的序号,一个对方发送的序号,可能因为窗口张开会被响应(ACK)多次。

        2、窗口张开:窗口收缩后,应用进程一旦从缓冲区(滑动窗口区或接收缓冲区)中取出数据,TCP的滑动窗口需要进行扩张,这时候窗口的右边缘向右扩张,实际上窗口这是一个环形缓冲区,窗口的右边缘扩张会使用原来被应用进程取走内容的缓冲区。在窗口进行扩张后,需要使用ACK通知对端,这时候ACK的序号依然是上次确认收到包的序号。

        3、窗口收缩,窗口的右边缘向左滑动,称为窗口收缩,HostRequirement RFC强烈建议不要这样做,但TCP必须能够在某一端产生这种情况时进行处理。

三、send行为

        默认情况下,send的功能是拷贝指定长度的数据到发送缓冲区,只有当数据被全部拷贝完成后函数才会正确返回,否则进入阻塞状态或等待超时。如果你想修改这种默认行为,将数据直接发送到目标机器,可以将发送缓冲区大小设为0,这样当send返回时,就表示数据已经正确的、完整的到达了目标机器。注意,这里只表示数据到达目标机器网络缓冲区,并不表示数据已经被对方应用层接收了。

        协议层在数据发送过程中,根据对方的滑动窗口,再结合MSS值共同确定TCP报文中数据段的长度,以确保对方接收缓冲区不会溢出。当本方发送缓冲区尚有数据没有发送,而对方滑动窗口已经为0时,协议层将启动探测机制,即每隔一段时间向对方发送一个字节的数据,时间间隔会从刚开始的30s调整为1分钟,最后稳定在2分钟。这个探测机制不仅可以检测到对方滑动窗口是否变化,同时也可以发现对方是否有异常退出的情况。

        push标志指示接收端应尽快将数据提交给应用层。如果send函数提交的待发送数据量较小,例如小于1460B(参照MSS值确定),那么协议层会将该报文中的TCP头部的push字段置为1;如果待发送的数据量较大,需要拆成多个数据段发送时,协议层只会将最后一个分段报文的TCP头部的push字段置1。

四、recv行为

        默认情况下,recv的功能是从接收缓冲区读取(其实就是拷贝)指定长度的数据。如果将接收缓冲区大小设为0,recv将直接从协议缓冲区(滑动窗口区)读取数据,避免了数据从协议缓冲区到接收缓冲区的拷贝。recv返回的条件有两种:

      1. recv函数传入的应用层接收缓冲区已经读满

      2. 协议层接收到push字段为1的TCP报文,此时recv返回值为实际接收的数据长度

        协议层收到TCP数据包后(保存在滑动窗口区),本方的滑动窗口合拢(窗口值减小);当协议层将数据拷贝到接收缓冲区(滑动窗口区—>接收缓冲区),或者应用层调用recv接收数据(接收缓冲区—>应用层缓冲区,滑动窗口区—>应用层缓冲区)后,本方的滑动窗口张开(窗口值增大)。收到数据更新window后,协议层向对方发送ACK确认。

        协议层的数据接收动作完全由发送动作驱动,是一个被动行为。在应用层没有任何干涉行为的情况下(比如recv操作等),协议层能够接收并保存的最大数据大小是窗口大小与接收缓冲区大小之和。Windows系统的窗口大小默认是64K,接收缓冲区默认为8K,所以默认情况下协议层最多能够被动接收并保存72K的数据。

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

http://blog.csdn.net/wjtxt/article/details/6598925

TCP连接关闭的问题:

 从TCP协议角度来看,一个已建立的TCP连接有两种关闭方式,一种是正常关闭,即四次挥手关闭连接;还有一种则是异常关闭,我们通常称之为连接重置(RESET)。

        首先说一下正常关闭时四次挥手的状态变迁,关闭连接的主动方状态变迁是FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT,而关闭连接的被对方的状态变迁是CLOSE_WAIT->LAST_ACK->TIME_WAIT。在四次挥手过程中ACK包都是协议栈自动完成的,而FIN包则必须由应用层通过closesocket或shutdown主动发送,通常连接正常关闭后,recv会得到返回值0,send会得到错误码10058。

        除此之外,在我们的日常应用中,连接异常关闭的情况也很多。比如应用程序被强行关闭、本地网络突然中断(禁用网卡、网线拔出)、程序处理不当等都会导致连接重置,连接重置时将会产生RST包,同时网络络缓冲区中未接收(发送)的数据都将丢失。连接重置后,本方send或recv会得到错误码10053(closesocket时是10038),对方recv会得到错误码10054,send则得到错误码10053(closesocket时是10054)。

        操作系统为我们提供了两个函数来关闭一个TCP连接,分别是closesocket和shutdown。通常情况下,closesocket会向对方发送一个FIN包,但是也有例外。比如有一个工作线程正在调用recv接收数据,此时外部调用closesocket,会导致连接重置,同时向对方发送一个RST包,这个RST包是由本方主动产生的。

        shutdown可以用来关闭指定方向的连接,该函数接收两个参数,一个是套接字,另一个是关闭的方向,可用值为SD_SEND,SD_RECEIVE和SD_BOTH。方向取值为SD_SEND时,无论socket处于什么状态(recv阻塞,或空闲状态),都会向对方发送一个FIN包,注意这点与closesocket的区别。此时本方进入FIN_WAIT_2状态,对方进入CLOSE_WAIT状态,本方依然可以调用recv接收数据;方向取值为SD_RECEIVE时,双发连接状态没有改变,依然处于ESTABLISHED状态,本方依然可以send数据,但是,如果对方再调用send方法,连接会被立即重置,同时向对方发送一个RST包,这个RST包是被动产生的,这点注意与closesocket的区别。

相关文章
相关标签/搜索