c++tcp接收文件缓存多大合适_要是有人问我 TCP, 我能怎么扯

最新推荐文章于 2022-10-11 16:46:11 发布

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文章标签： c++tcp接收文件缓存多大合适

TCP 涉及的知识点

TCP 在 ISO/OSI 中的位置
TCP 旁可对比 UDP
TCP 上可追溯 HTTP, SSH, FTP
TCP 内可探究三次握手和四次挥手、流量控制、拥塞控制、粘包/拆包
TCP 下可溯源 IP

声明: 由于涉及的知识较广泛, 本篇文章是为了展开或者拓宽 TCP 相关的知识, 所以深入还需多看看提供的参考文章, 或者自行查阅相关资料.

1. TCP 在 ISO/OSI 中的位置

ISO/OSI: 国际标准化组织/Open System Interconnection

所在位置: 传输层

2. TCP 旁可对比 UDP

2.1 TCP/IP

TCP: Transmission Control Protocol, 传输控制协议

TCP 是双端连接的, 其双端是通过三次握手建立的连接.

那么为什么要三次握手?

防止失效的连接请求报文段被服务端接收，从而产生错误。
具体参考: tcp为什么要三次握手，而不能二次握手？

TCP 是可靠的双端连接, 可靠在于它是双端的, 而且会对分组/数据包进行校验, 如果丢失的分组还会重发, 保证了数据的完整性. 所以适合用来传输文件等.

但是 TCP 断开连接还要四次挥手.

具体参考: 【漫画】TCP第四次挥手时，为啥要等待2MSL才进行关闭？

2.2 UDP/IP

UDP: User Datagram Protocol, 用户数据包协议

UDP 无需建立连接, 没有状态, 分组头部开销较小.

所以无连接就不可靠, 没有拥塞控制, 无法保证数据的完整性. 但是就因此传输的效率很高. 一般用于实时视频等方面.

具体参考: UDP

3. TCP 上可追朔 HTTP, SSH, FTP

这里就选择 HTTP 来说吧

HTTP/1 是基于 TCP/IP 的进行传输数据的. 但是连接无法复用, header携带内容过大导致协议开销大, 传输的都是明文导致安全性差, 对头阻塞等.

HTTP/2 基于SPDY3, 专注于性能, 最大的一个目标是在用户和网站间只用一个连接. 它采用了二进制格式传输数据, 引入了 I/O多路复用, Header 压缩等因此提高了性能. 现在大部分还在使用 HTTP/1, 但抖音已经使用的是 HTTP/2.

HTTP/3 是 Google 另起炉灶, 搞起了 QUIC 协议, 这个协议基于 UDP, 但同时也汲取了 TCP 的优点, 实现了即快又可靠的协议. 对缓存建立了加密和验证, 优化了 I/O多路复用, 对报文加密认证, 前向纠错机制. 但用之好像少之又少, 不过相信在这 5G 时代里, 很快就能够探到它的身影.

具体参考: HTTP/3 竟然基于 UDP，HTTP 协议这些年都经历了啥？

附加问题: 对 HTTP 的 Header 了解吗?

附 I/O 多路复用

I/O 多路复用是五种 IO模型中最常用的一种模型.

从这个 IO 模型中, 你会经常发现这三个词: select, poll, epoll.

Select

sokect 是通过一个 select() 系统调用来 监视多个文件描述符，当 select() 返回后，该数组中 就绪的文件描述符便会被该内核修改标志位，使得进程可以获得这些文件描述符从而进行后续的读写操作。 select 的 优点是支持跨平台，缺点在于 单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制。另外 select() 所维护的存储大量文件描述符的 数据结构，随着文件描述符数量的增大，其 复制的开销也线性增长。同时，由于 网络响应时间的延迟使得大量 TCP 连接处于非活跃状态，但 调用 select() 会对所有 socket 进行一次线性扫描，所以这也浪费了一定的开销。

文件描述符 fd

文件描述符是一个用于表述指向文件的引用的抽象化概念。文件描述符在 形式上是一个非负整数， 实际上它是一个索引值，指内核为每一个进程所维护的进程打开文件的记录的记录表， 当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。

poll

poll 和 select 在本质上没有多大差别，但是 poll 没有最大文件描述符数量的限制。 poll 和 select 存在同样一个缺点就是，包含大量文件描述符的数组被整体复制于用户态和内核的地址空间之间，而 不论这些文件描述符是否就绪，它的开销随着文件描述符数量的增加而 线性增大。另外，select() 和 poll() 将就绪的文件描述符告诉进程后，如果进程没有对其进行 IO 操作，那么下次调用 select() 和 poll() 的时候将 再次报告这些文件描述符，所以它们一般不会丢失就绪的消息，这种方式称为 水平触发（Level Triggered）。

epoll

epoll 可以同时支持水平触发和边缘触发（Edge Triggered， 只告诉进程哪些文件描述符刚刚变为就绪状态，它 只说一遍，如果我们 没有采取行动，那么它 将不会再次告知，这种方式称为 边缘触发），理论上，边缘触发的性能要更高一些，但是代码实现相当复杂。 epoll 同样只告知那些就绪的文件描述符，而且当我们调用 epoll_wait() 获得就绪文件描述符时，返回的不是实际的描述符， 而是一个代表就绪描述符数量的值，你只需要去 epoll 指定的一个数组中依次取得相应数量的文件描述符即可，这里也 使用了内存映射（mmap）技术，这样便 彻底省掉了这些文件描述符在系统调用时复制的开销。另一个本质的改进在于 epoll 采用基于事件的就绪通知方式。在 select/poll 中，进程只有在调用一定的方法后，内核才对所有监视的文件描述符进行扫描，而 epoll 事先通过 epoll_ctl() 来注册一个文件描述符，一旦基于某个文件描述符就绪时，内核会采用类似 callback 的回调机制，迅速激活这个文件描述符，当进程调用 epoll_wait() 时便得到通知。

4. TCP 内可探究粘包/拆包

三次握手和四次挥手，在以上的部分中已经提到过，这里主要讲粘包和拆包

粘包原因: 传输中的分组没有数据边界

拆包就是对粘包的解决办法: 发送端给每个数据包添加包首部，首部中应该至少包含数据包的长度，这样接收端在接收到数据后，通过读取包首部的长度字段，便知道每一个数据包的实际长度了。

具体参考: socket编程 TCP 粘包和半包的问题及解决办法

5. TCP 下可朔源 IP

5.1 IP 的五种类型

A 类: IP地址可选用范围 (0.0.0.0 至 127.255.255.255)

B 类: IP地址可选用范围 (128.0.0.0 至 191.255.255.255)

C 类: IP地址可选用范围 (192.0.0.0 至 223.255.255.255)

D 类: IP地址可选用范围 (224.0.0.0 至 239.255.255.255)

E 类: IP地址可选用范围 (240.0.0.0 至 255.255.255.254)

具体参考: ip分类

5.2 局域网和广域网

局域网，英文名字Local Area Network，缩写为LAN。

广域网，英语名字为Wide Area Network，缩写为 WAN，又称广域网、外网、公网.

具体参考: 局域网和广域网