深入理解Socket的读写

前言

对于Linux网络编程，有很多坑需要我们去踩。在这个时候，我们才会知道理论知识的重要性。无论是哪种语言，网络编程都可以写成厚厚的一本书。举个例子，比如“当网络断掉，我们调用write去往socket中写入数据，为什么返回正常写入呢？”。所以有空多看看《TCP/IP详解》，《UNIX网络编程》等经典书籍来补充网络知识。

深入理解write

首先，我们来解决上面的问题。为什么网络断了，还能write还是返回成功呢？我们先看write的定义：

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

对于write的返回值，它表示写入的字节数。而这个写入，是写到哪呢？是成功发送的意思吗？其实并不是，write成功返回，只是buf中的数据被复制到了kernel中的TCP发送缓冲区。至于数据什么时候被发往网络，系统调用层面不会给予任何保证和通知。

所以，我们并不能直接根据write的返回值来判定发送成功，这也就是为什么网络断掉了，write的返回值和我们希望写入的值是一样的。

阻塞和非阻塞

读写操作肯定会涉及阻塞和非阻塞的问题。那write和read在什么情况下会阻塞呢？当kernel中该socket的发送缓冲区已满时write会阻塞。而read调用阻塞，通常是发送端的数据没有到达。

对于每个socket，拥有自己的发送缓冲区和接收缓冲区。两个缓冲区大小都由系统来自动调节，但一般在default和max之间浮动。

默认socket是阻塞的，将一个socket 设置成非阻塞模式，可以使用fcntl方法：

int flags;
if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, NULL)) < 0) {return -1;
}
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) == -1) {return -1;
}

阻塞（默认）和非阻塞模式下read/write行为的区别：

read总是在接收缓冲区有数据时立即返回，而不是等到给定的read buffer填满时返回。只有当接收缓冲区为空时，阻塞模式才会等待，而非阻塞模式下会立即返回-1。
阻塞的write只有在缓冲区足以放下整个buffer时才返回。非阻塞write则是返回能够放下的字节数，之后调用则返回-1。

对于阻塞的write有个特殊情况：

当write阻塞等待时，对端关闭了socket，则write则会立即将剩余缓冲区填满并返回所写的字节数，再次调用write则会失败。

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