25、深入解析 TCP 接收机制及队列处理

深入解析 TCP 接收机制及队列处理

1. TCP 接收概述

在网络通信中，TCP 协议承担着可靠数据传输的重要任务。应用程序在与 TCP 套接字交互时，可能会请求内核从 TCP 套接字接收普通数据或紧急数据。内核的套接字实现需要区分这两种不同类型的请求。当应用程序希望将紧急字节作为带外（OOB）数据接收时，必须在适当的时间进行读取，否则可能会丢失该数据。

TCP 将数据视为字节流，只有按顺序接收的字节才会被 TCP 接收缓冲区排队。乱序的数据会进入单独的队列，且该队列中的数据不能用于满足应用程序的请求。

内核处理接收到的 TCP 数据可分为两部分：若应用程序被阻塞以读取数据，且接收到按顺序排列的数据，TCP 会直接将数据复制到用户缓冲区；另一种方式是将按顺序排列的数据排队到套接字的接收队列，应用程序的请求将从接收队列中得到满足。内核为接收到的 TCP 段实现了排队机制，且实现了多个队列。

2. 排队机制

2.1 接收 TCP 段的队列

接收传入 TCP 段的队列主要有三个：
- 积压队列（ sk → backlog ）
- 预队列（ tp → ucopy.prequeue ）
- 接收队列（ sk → receive_queue ）

其中， sk → receive_queue 包含已处理的 TCP 段，即所有协议头都已被剥离，数据准备好复制到用户应用程序。该队列只包含按正确顺序接收的数据段，而另外两个队列中的 TCP 段则需要进行处理。 </