linux read socket时产生阻塞

本文详细介绍了TCP套接口的阻塞与非阻塞特性,包括发送缓冲区的工作原理及其如何影响write操作的行为。同时,还探讨了read函数在不同情况下的阻塞行为,并解释了如何通过特定标志或函数实现对特定数量数据的读取。

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read函数只是一个通用的读文件设备的接口。是否阻塞需要由设备的属性和设定所决定。一般来说,读字符终端、网络的socket描述字,管道文件等,这些文件的缺省read都是阻塞的方式。如果是读磁盘上的文件,一般不会是阻塞方式的。但使用锁和fcntl设置取消文件O_NOBLOCK状态,也会产生阻塞的read效果。


每一个TCP套接口有一个发送缓冲区,可以用SO_SNDBUF套接口选项来改变这个缓冲区的大小。当应用进程调用 write时,内核从应用进程的缓冲区中拷贝所有数据到套接口的发送缓冲区。如果套接口的发送缓冲区容不下应用程序的所有数据(或是应用进程的缓冲区大于套接口发送缓冲区,或是套接口发送缓冲区还有其他数据),应用进程将被挂起(睡眠)。这里假设套接口是阻塞的,这是通常的缺省设置。内核将不从write系统调用返回,直到应用进程缓冲区中的所有数据都拷贝到套接口发送缓冲区。因此从写一个TCP套接口的write调用成功返回仅仅表示我们可以重新使用应用进程的缓冲区。它并不告诉我们对端的 TCP或应用进程已经接收了数据。

  TCP取套接口发送缓冲区的数据并把它发送给对端TCP,其过程基于TCP数据传输的所有规则。对端TCP必须确认收到的数据,只有收到对端的ACK,本端TCP才能删除套接口发送缓冲区中已经确认的数据。TCP必须保留数据拷贝直到对端确认为止。

  1 输入操作: read、readv、recv、recvfrom、recvmsg

  如果某个进程对一个阻塞的TCP套接口调用这些输入函数之一,而且该套接口的接收缓冲区中没有数据可读,该进程将被投入睡眠,直到到达一些数据。既然 TCP是字节流协议,该进程的唤醒就是只要到达一些数据:这些数据既可能是单个字节,也可以是一个完整的TCP分节中的数据。如果想等到某个固定数目的数据可读为止,可以调用readn函数,或者指定MSG_WAITALL标志。

  既然UDP是数据报协议,如果一个阻塞的UDP套接口的接收缓冲区为空,对它调用输入函数的进程将被投入睡眠,直到到达一个UDP数据报。

  对于非阻塞的套接口,如果输入操作不能被满足(对于TCP套接口即至少有一个字节的数据可读,对于UDP套接口即有一个完整的数据报可读),相应调用将立即返回一个EWOULDBLOCK错误。

  2 输出操作:write、writev、send、sendto、sendmsg

  对于一个TCP套接口,内核将从应用进程的缓冲区到该套接口的发送缓冲区拷贝数据。对于阻塞的套接口,如果其发送缓冲区中没有空间,进程将被投入睡眠,直到有空间为止。

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