[系统运维]TCP的“非”可靠性

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网络中断造成对端无FIN包

操作 read

操作 write

系统崩溃造成对端无FIN包

操作 read

操作 write

对端有FIN包

通过write产生RST,read调用感知RST

向一个已经关闭的连接写，最终导致SIGPIPE

验证数据有效性

1）read、write调用返回值判断

2）设置read超时操作

3）超时处理

4)缓冲区处理

????????应用层调用send函数后，数据被转发到内核的发送缓冲区中，由协议栈决定什么时候发。当数据发送给对端，对端会反馈ACK，本端的发送套接字缓冲区的相应数据可以删除。

????????如果发送端没有获取到ACK，不知道对端有没有接收到数据。这种情况怎么处理呢？在应用层增加处理逻辑。

????????从接收端角度，没有办法保证ACK过的数据可以被应用程序处理。因为数据需要从接收套接字缓冲区拷贝到应用层。如果数据已经存储在接收端的套接字缓冲区中，如果程序被崩溃，这部分数据就丢失了。

????????数据建立连接后，一种通过read操作，一种是write操作，这个两个操作可以感知异常情况。

网络中断造成对端无FIN包

操作 read

????????如果采用阻塞读操作，程序无法恢复。? 解决方法，read操作设置超时

操作 write

????????先发送了一段数据流，接下来阻塞在read上。TCP协议栈会不断尝试将发送缓冲区的数据发送出去，再多次失败后，阻塞read上的操作会反馈TIMEOUT的错误信息。

????????如果此时程序执着地往这条链路上写数据，写操作会失败，并返回SIGPIPE信号给应用程序。

系统崩溃造成对端无FIN包

????????如系统崩溃，没来得及发送FIN包。崩溃后系统重启，当重传的TCP分组到达重启的系统后，由于系统中没有该TCP分组对应的连接数据，系统会返回RST。

操作 read

????????如果是阻塞的read调用，会立即反馈一个错误（Connection Reset）

操作 write

????????如果是write操作，会立即失败，应用程序反馈SIGPIPE信号。

对端有FIN包

可能调用close或shutdown，

????????可能是对端程序崩溃，操作系统内核代为清理所发出，阻塞的read操作在完成正常结束数据后，FIN包会通过返回EOF，这是内核做的事情。如果应用层不调用read，write 是无法感知的。

通过write产生RST,read调用感知RST

????????read的返回值为0

向一个已经关闭的连接写，最终导致SIGPIPE

? ? ? ? 服务器程序被杀死，操作系统会为这个套接字发送FIN包。客户端在收到FIN包后，没有read操作，会继续往这个套接字写入数据。TCP协议，连接是双向的，收到对方的FIN包意味着对方不会再发送任何数据。当数据到达服务器时，操作系统发现内核已经关闭了套接字，会再向客户端发出RST包。对于发送端而言，如果再写，会立即返回一个RST信息。

验证数据有效性

1）read、write调用返回值判断

????????通过判断EOF，防范程序崩溃。如果服务端同时处理多个客户连接，一般调用shutdown关闭连接的一端

2）设置read超时操作

struct timeval tv;

tv.tv_sec=2;

tv.tv_usec = 0;

setsockopt(connfd,SOL_SOCKET,SO_RECVTIMEO,(const char *)&tv,sizeof tv);

while(1)
{
    int n=recv(connfd,buffer,sizeof(buffer),0);
    ...
}

3）超时处理

for (;;) {
    readmask = allreads;
    int rc = select(socket_fd + 1, &readmask, NULL, NULL, &tv);
    if (rc < 0) {
      error(1, errno, "select failed");
    }
    if (rc == 0) {
      printf("read timeout\n");
     ...
    }
 ...   
}

select返回0 是超时

4)缓冲区处理

? ? ? ? 接收数据的缓冲区要能容纳的下所接收的数据

? ? ? ? 发送的数据内容与内容长度匹配，如果数据长度过长，接收端阻塞，等待数据到来。

? ? ? ? 减少多次系统调用的开销，举例如下：

//验证收数据的特定字符，先用recv读取多个数据，再依次验证，而不是读一次验证一次
size_t readline(int fd, char *buffer, size_t length) {
    while (--length> 0) {
        if (nleft <= 0) {
            //一次读取过个
            int nread = recv(fd, read_buffer, sizeof(read_buffer), 0);
            //异常处理
            if (nread < 0) {

            }
            if (nread == 0)
                return 0;

            buffer_pointer = read_buffer;
        }
        c = *buffer_pointer++;
        //验证数据
        if (c == '\n') {
            *buffer = '\0';
            //反馈读取的数据
            return buffer - buf_first;
        }
    }
    return -1;
}

?参考

https://course.0voice.com/v1/course/intro?courseId=2&agentId=0