C语言socket编程中关于read()和write()的思考

最近开始学习C的socket编程，教材上有一处依照我对IO函数的理解，我感觉有点问题，故而研究了一下。学的很浅，可能有错漏。

1.socket编程中read()和write()内部原理

每个socket应该是在内核中具有相应的send_buffer和recv_buffer，这个就是普通文件读写中常说的内核缓冲，应该大致是一样的。以下的讨论均基于阻塞模式下，实际可以设置为非阻塞模式，但暂还没详细研究。

• read()
  • 如果recv_buffer中有数据，则read()将数据从recv_buffer拷贝到用户态buffer(read的参数之一)中，返回；
  • 如果recv_buffer中没有数据，则read()阻塞；
• write()
  • 如果send_buffer剩余空间足以容纳相应数据，则write()将数据从用户态buffer拷贝到send_buffer中，返回；
  • 如果send_buffer剩余空间不足以容纳相应数据，则write()阻塞；

2.发送方和接收方交接问题

• 类比到硬盘，可以将发送方的send_buffer理解成接收方的recv_buffer；
• tcp传输不存在数据边界的特点，有可能发送方将msg使用1次write()就写入了send_buffer，但是可能分3次才能完全传输到接收方的recv_buffer中，然后由于有数据就会读取并返回的特点，接收方应该调用3次read()；
• 造成的问题就是，tcp的接收方根本不知道到底要分几次才能完全接收发送方 write()的内容，因为一次write()也可能分成几个包先后传输到接收方的recv_buffer中，就仿佛发送方调用好几次write()一样。因此接收方应该利用while循环不断进行读取，才能确保已经将某次发送方send**的内容完全读取了；
• 书中说server可能接受到client多次write()的结果，我认为是有问题的，可能是翻译错误或者笔误；
• 其实理解这个问题而言，可以忽略底层的tcp传输具体细节，单就理解作为端点的send_buffer和recv_buffer，其更新是非同步的，时间足够后才会一致；

3.问题代码分析

client：

        write(clntSock, message, strlen(message));
        str_len = read(clntSock, message, BUF_SIZE - 1);

server:

        while ((strLen = read(accSock, msgBuf, BUF_SIZE)) != 0)
        {
            write(accSock, msgBuf, strLen);
        }

具体的执行情况为：
1. Clinet：调用write()将数据写入send_buffer，read()因为recv_buffer为空阻塞；
2. Client：一段时间后，内核将send_buffer中数据分N次发送到server的recv_buffer中；
3. Server：read()阻塞，直到recv_buffer不为空便立刻读取到用户态的msgBuf中，不管此时有多少数据和是否完整；
4. Server：调用writer()将read()获取的数据写入到send_buffer中；
5. Server：将send_buffer中数据传输到client的recv_buffer中，有可能client调用write()发送的数据被分成N份发送到了server中，到client检测到有recv_buffer有数据时，只返回了M份；
6. Client：调用read()读取到用户态的msgBuf中，由于5中的原因，这次读取到内容可能只有调用write()发送数据中的M/N；

程序本身的需求是实现回声服务器，输入字符串，server将client发送的字符串完整地返回，然后client接受并输出相同的字符串。依据上面的执行情况分析，明显不能满足。具体的原因为每次循环中，client只调用一次read()，然后就直接输出。

于是应该修改为：
client：

		int send_size, recv_size, recv_cnt;
		send_size = strlen(message)
		recv_size = 0;
		
        write(clntSock, message, strlen(message));
        while(recv_size < send_size)
        {
        	recv_cnt = read(clntSock, message, BUF_SIZE - 1);
			if (-1 == recv_cnt)
				exit(1);
			
			recv_size += recv_cnt;
		}