<TCP/IP网络编程> Chap.9 套接字的多种可选项

套接字可选项和I/O缓冲大小

可选项的读取和设置通过如下两个函数完成:

#include <sys/socket.h>
/* 
 * @params
 *   sock: 套接字描述符
 *   level: 要查看的可选项的协议层
 *   optname: 要查看的可选项名
 *   optval: 保存查看结果的缓冲地址值
 *   optlen: 传参时代表传入的缓冲区大小(字节),返回时保存保存在缓冲区中的可选项信息的大小(字节)
 */
int getsockopt(int sock, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);    // 成功时返回0,失败时返回-1

/* 
 * @params
 *   sock: 套接字描述符
 *   level: 要更改的可选项的协议层
 *   optname: 要更改的可选项名
 *   optval: 保存要更改的选项信息的缓冲地址值
 *   optlen: 传入的缓冲区大小(字节)
 */
int setsockopt(int sock, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);    // 成功时返回0,失败时返回-1

getsockopt方法调用示例:

# gcc sock_type.c -o socktype
# ./socktype 
SOCK_STREAM: 1 
SOCK_DGRAM: 2 
Socket type one: 1 
Socket type two: 2

套接字类型SO_TYPE是一个只读可选项,意味着套接字一旦创建就不能再更改类型。

SO_RCVBUF和ASO_RCVBUF分别是输入/输出缓冲大小可选项。通过示例读取和修改缓冲大小:

# gcc get_buf.c -o getbuf
# ./getbuf 
Input buffer size: 87380 
Output buffer size: 16384
# gcc set_buf.c -o setbuf
# ./setbuf 
Input buffer size: 65536 
Output buffer size: 65536

书中传入的数值较小,实际打印出来的缓冲大小显示并未按照输入值去设置。本例使用1024*32修改成功。

SO_REUSEADDR

第四章中实现的回声服务器端有两种终止程序的方式:

  1. 回声客户端调用close函数,会向回声服务器端发送FIN消息;
  2. CTRL_C退出服务器端,会向回声客户端发送FIN消息。
    第一种是正常的结束方式,第二种情况下发生了什么呢?我们抓包来看一下:
# tcpdump -i lo port 9190
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on lo, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
01:40:02.655437 IP localhost.9190 > localhost.48444: Flags [F.], seq 8, ack 7, win 342, options [nop,nop,TS val 482119632 ecr 482110332], length 0
01:40:02.695496 IP localhost.48444 > localhost.9190: Flags [.], ack 9, win 342, options [nop,nop,TS val 482119673 ecr 482119632], length 0
01:44:22.037506 IP localhost.48444 > localhost.9190: Flags [F.], seq 7, ack 9, win 342, options [nop,nop,TS val 482379004 ecr 482119632], length 0
01:44:22.037521 IP localhost.9190 > localhost.48444: Flags [R], seq 3040430723, win 0, length 0

回声服务器端在CTRL+C操作后发送了FIN消息,随后收到了对这个FIN的ACK。接着再终止回声客户端,发送FIN给回声服务器端,然后收到回声服务器端的RESET消息,因为回声服务器端的程序已经终止了,该端口不再提供服务。
此时如果我们立刻启动回声服务器端,会得到一个报错:

# ./eserver 9190
bind() error

这是因为套接字并未立即消除(处于FIN_WAIT2状态),相应端口正在使用。

# netstat -an | grep 9190
tcp        1      0 127.0.0.1:48464         127.0.0.1:9190          CLOSE_WAIT 
tcp        0      0 127.0.0.1:9190          127.0.0.1:48464         FIN_WAIT2 

大约两分钟后9190到48464方向的套接字不再被占用,就可以重启服务器端了,尽管此时另一方向的套接字从未被关闭也没关系。

# netstat -an | grep 9190
tcp        1      0 127.0.0.1:48464         127.0.0.1:9190          CLOSE_WAIT 
# ./eserver 9190

当然,48464到9190方向的套接字也不能再使用了。因为回声服务器端没有接受任何连接。

# netstat -an | grep 9190
tcp        0      0 0.0.0.0:9190            0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp        1      0 127.0.0.1:48464         127.0.0.1:9190          CLOSE_WAIT

如果不想要服务器处于等待状态下而无法启动,也是可以通过更改SO_REUSEADDR可选项来实现的。

# gcc reuseadr_eserver.c -o reu_eserver
# ./reu_eserver 9190
Connected client 1 
^C
# ./reu_eserver 9190


TCP_NODELAY

Nagle算法:只有在收到前一数据的ACK消息时,才发送下一数据。
TCP套接字默认使用Nagle算法,以提高网络传输效率。但网络流量负担不重时,或传输大文件数据时,可以禁用Nagle算法以换取更快的传输时间。禁用方法十分简单:

int option = 1;
setsockopt(sock, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void*)&option, sizeof(option));


习题

  1. 下列关于time-wait状态的说法错误的是?
    a. time-wait状态只在服务器端的套接字中发生。
    b. 断开连接的四次握手过程中,先传输FIN消息的套接字将进入time-wait状态。
    c. time-wait状态与断开连接的过程无关,而与请求连接过程中SYN消息的传输顺序有关。
    d. time-wait状态通常并非必要,应尽可能通过更改套接字可选项防止其发生。
    acd。
  2. TCP_NODELAY可选项与Nagle算法有关,可通过它禁用Nagle算法。请问何时应考虑禁用Nagle算法?结合收发数据的特性给出说明。
    网络流量未受太大影响时,如传输大文件数据,装满输入缓冲区的时间并不会太慢,因此不一定会增加数据包的数量,反而会因为等待ACK而影响速度。

我的问题

  1. TCP状态机?


附录

  1. Github
  2. TCP异常终止(reset报文)
  3. TCP状态机
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