weixin_38184628的博客

在开发应用时，我们使用 socket 实现网络数据的收发。以tcp为例，server端通过 socket, bind, listen来创建服务端，然后通过 accept接收客户端连接；客户端通过 socket和 connect系统调用来创建客户端。用于数据收发的系统调用包括 send, recv, sendto, recvfrom等。除了上述系统调用之外，另外还有多路复用技术 select，poll, epoll，也常常在网络应用中使用。在做应用开发时，使用上述系统调用比较简单和简洁。对于 linux

支持多播和广播，这是udp相对于tcp的优势。因为tcp是面向连接的协议，面向连接的意思是一对一之间的连接，那么tcp就无法支持多播和广播。多播的应用比较广泛，比如视频会议、在线直播。在fastdds中也使用了多播，用多播来做writer和reader之间的发现，也叫服务发现。多播也叫组播。

xdp 全称 eXpress Data Path，是 linux ebpf 中的一个功能。ebpf 在内核中预留了一些插入点，用户可以在这些插入点插入自己的处理逻辑，当数据路过插入点时可以做一些预期的处理，具体实现方式如下：① 用户编写数据处理代码，也就是对于路过这个插入点的数据想做什么处理② 将代码编译③ 将编译好的目标文件安装到插入点安装之后，数据路过插入点时便会被安装的代码处理。插入点的处理逻辑就像一些路口的收费站，不同身份的车辆通过收费站的时候，可能需要做不同的事情。

select、poll、epoll均为linux中的多路复用技术。3种技术出现的顺序是select、poll、epoll，3个版本反应了多路复用技术的迭代过程。我们现在开发网络应用时， 一般都会使用多路复用，很少有用一个线程来监听一个fd的，其中epoll又是最常使用的。关于epoll的实现和常见问题可以参考。当我们在使用epoll的时候，会想当然的认为这种技术是理所应当的，这就是多路复用技术应该的样子。殊不知，从select到poll再到epoll也经历了一定的过程，epoll并不是一开始就出现的。

异步机制，在实际工作中，往往是用户向异步实现模块注册回调，线程发送请求并注册回调之后，就交给底层的异步模块来负责，线程就不用关心了，有事件到来之后，异步调度模块会自动调用用户注册的回调。领导给你下发任务之后，并不是只盯着你的工作，其它什么工作都不做了。而是给你安排任务之后，就去做其它工作了，但是领导过一会就来问你，工作完成了没有，直到你工作完成，就不来问你了。领导给你下发了任务，下发之后，领导什么事都不做了，而是坐在你的工位旁边，一直监督着你来工作，直到你完成工作，领导才回去做其它的工作，这就是阻塞模式。

linux 操作系统一般指 linux 内核。在 linux 上开发应用的时候，可以使用 linux 提供的系统调用。linux 内核管理着机器上的硬件资源：内存，磁盘，网卡等。开发应用的时候不能直接操作这些硬件，而只能通过系统调用来使用这些资源。linux 系统调用可以说是 linux 内核提供给上层的一些接口。这种内核和用户隔离的机制保证了安全性的同时，也简化了应用的开发。linux 内核除了给上层应用提供了接口之外，给底层的硬件驱动也提供了框架和机制。

unix socket 又称本地套接字，用于系统内的进程间通信，不能用于跨系统的网络通信(跨系统网络通信可以使用 tcp, udp)。unix socket 分为 3 类：socketpair, fs unix socket, abstract unix socket。

epoll 是一种多路复用技术。多路复用技术即一个线程可以监听多个文件句柄的的事件，多路指的是多个句柄，复用是指多个句柄复用一个线程资源。可想而知，和多路复用技术相对的就是一个文件句柄使用一个线程来监听。多路复用技术适用于高并发的场景。除了 epoll, linux 中的多路复用技术还有 poll 和 select。nginx, libevent, golang net 库中均使用了 epoll。

本文中使用的代码参考如下：tcp server: tcp client:“Address already in use” 是一个错误，经常出现在服务端，比如当一个服务端退出之后立即又起来，这个时候服务端 bind 的时候很可能返回这个错误。当 tcp 连接断开的时候，主动断开连接的一方，最后一个状态是 time wait，这个定时器的时间是 60s，所以当服务端退出的时候，time wait 状态还没有结束。在 linux 中，我们常常说进程是资源管理的单位，进程的资源包括内存，打开的文件，信号

当讨论 tcp 的时候, 我们能想到很多概念：传输层协议，面向连接，可靠，字节流，状态机，三次握手，四次挥手，端口号，连接队列，mss，rtt，定时器，ack，流控，拥塞控制，重传机制，窗口，慢启动，序列号，保序，发送缓冲区，接收缓冲区，nagle，minshall，autocrok，fastopen，慢路径和快路径，延迟 ack，NODELAY， linear， SO_REUASEADDR，SO_REUSEPORT，tso，time-wait， address already in use，性能，吞吐量，

定时器的使用场景主要有两种。（1）周期性任务这是定时器最常用的一种场景，比如 tcp 中的 keepalive 定时器，起到 tcp 连接的两端保活的作用，周期性发送数据包，如果对端回复报文，说明对端还活着；如果对端不回复数据包，就会判定对端已经不存在了；再比如分布式系统中，各个组件之间的心跳报文也是定时发送来维护组件之间的状态。（2）兜底功能一些不立即执行的任务的时间底线。

可靠性是 tcp 最大的特点。常见的用户层协议，比如 http, ftp, ssh, telnet 均是使用的 tcp 协议。可靠性，即从用户的角度来看是可靠的，只要用户调用系统调用返回成功之后，tcp 协议栈保证将报文发送到对端。引起不可靠的表现主要有两个方面，丢包和乱序。对于 tcp 来说，即使报文在传输过程中出现了丢包或者乱序，tcp 协议也能通过重传、排序等方式解决这些问题。（1）丢包丢包的原因，比如链路上有一个节点(比如路由器, 交换机或服务器)的网卡接收缓冲区满，会导致丢包；

iptables，ip 说明这个工具工作在 ip 层，tables 说明这个工具的工作方式，通过多个表来工作。iptables 基于 netfilter 来实现，常常被用来做防火墙，通过 iptables 可以对报文进行过滤，修改或者 NAT。iptables 包括的概念比较多，功能很丰富，当然也很复杂，本文中只对一些基本的概念和操作做梳理。

tcp 中拥塞窗口用来做拥塞控制。在发送侧，要发送数据的时候会基于拥塞窗口进行判断，当前这个包还能不能发送出去。tcp 发包函数是 tcp_write_xmit()，在这个函数中调用 tcp_cwnd_test() 来判断当前拥塞窗口让不让发包。从 tcp_cwnd_test() 函数能看出来，in_flight 是已经发送出去，但是还没有被确认的包，如果这个数大于拥塞窗口，那么就返回 0，不能发包了，因为没有确认的包太多了，再发送可能加重网络拥塞，所以就返回 0。

在使用 socket 的一些 api 的时候，默认情况下都是阻塞模式。比如使用 tcp socket 时，客户端调用 connect() 创建连接，connect() 返回的时候要么是创建连接成功了，要么是出现了错误，反正 connect() 返回的时候结果是确定的；tcp 服务端使用 accept() 接收连接的时候，accept() 返回的时候一般就是接收到了新的连接；使用 recv() 接收数据的时候，直到接收到数据之后，才会返回；