recv/send/recvfrom/sendto/recvmsg/sendmsg小结

CV/ML

这篇笔记总结一下recv/send：

首先使用read以及write函数也可以对网络的套接字进行读写的操作：

#include<unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
ssize_t read(int filedes, void *buf, size_t nbytes);

此时fd就表示为对应的套接字描述符，但是write成功返回，只是buf中的数据被复制到了kernel中的TCP发送缓冲区。至于数据什么时候被发往网络，什么时候被对方主机接收，什么时候被对方进程读取，系统调用层面不会给予任何保证和通知。

那么write函数在什么时候会发生一个阻塞呢？当kernel的该socket的发送缓冲区已满时。对于每个socket，拥有自己的send buffer和receive buffer。

然后是在TCP数据读写部分，我们常用的时recv和send函数，它们增加了对数据读写的控制：

#incldue <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t recv(int sockfd, viod *buf, size_t len, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

send往sockfd上写入数据，buf和len参数分别指定写缓冲区的位置和大小。send成功时候返回实际写入的数据长度，失败则返回-1，并且设置errno。

flags参数为数据的收发提供了额外的控制，它可以取表5-4所示选项中的一个或者几个的逻辑或：

在UDP的读写部分，比较常用的函数是recvfrom和sendto函数：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int sockfd, void* buf, size_t len, int flags, struct sockaddr* src_addr, socklen_t* addrlen);
ssize_t sendto(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr* dest_addr, socklen_t addrlen);

recvfrom读取sockfd上的数据，buf和len参数分别指定缓冲区的位置和大小。因为UDP通信没有连接的概念，所以我们读取数据都需要获取发送端的socket地址。

sendto函数想sockfd上写入数据，buf和len参数分别指定写缓冲区的位置和大小，dest_addr参数指定接收端的socket地址，addrlen参数则指定该地址的长度。

这两个系统调用的flags参数以及返回值的含义均与send/recv系统调用的flags参数及返回值相同。

值得一提的是，recvfrom/sendto系统调用也可以用于面向连接（STREAM）的socket的数据读写，只需要把最后两个参数都设置为NULL以忽略发送端/接收端的socket地址（因为我们以及和对方建立了连接，所以已经知道其socket的地址了）

下面我们介绍通用数据读写函数，它们不仅能用于TCP流数据，而且也能用于UDP的数据：

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr* msg, int flags);
ssize_t sendmsg(int sockfd, struct msghdr* msg, int flags);

sockfd参数指定被操作的目标socket。msg参数是msghdr结构体类型的指针，msghdr结构体的定义如下：

struct msghdr {
    void* msg_name; // socket地址
    socklen_t msg_namelen; // socket地址的长度
    struct iovec* msg_iov; // 分散的内存块
    int msg_iovlen; // 分散内存块的数量
    void* msg_control; // 指向辅助数据的起始位置
    socklen_t msg_controllen; // 辅助数据的大小
    int msg_flags; // 复制函数中的flags参数，并且在调用过程当中更新
};

msg_name成员指向一个socket地址结构变量。它指定通信对方的socket地址。对于面向连接的TCP协议，该成员没有意义，必须被设置为NULL（因为之前已经connect三次握手过了）。

msg_iov成员是iovec结构体类型的指针，iovec结构体的定义如下所示：

struct iovec {
    void *iov_base; // 内存起始地址
    size_t iov_len; // 这块内存的长度
}

由上可见，iovec结构体封装了一块内存的起始位置和长度。msg_iovlen指定这样的iovec结构对象有多少个。对于recvmsg而言，数据将被读取并存放在msg_iovlen块分散的内存中，这些内存的位置和长度则由msg_iov指向的数组指定，这称之为分散读，对于sendmsg而言，msg_iovlen分散内存中的数据将被一并发送，这称之为集中写。

对于msg_control和msg_controllen成员用于辅助数据的传送，辅助数据我平时用的也比较少，《Linux高性能服务器编程》当中也只是介绍了使用其传递文件描述符（13.9部分），具体的辅助数据可以参考这个博客：

msg_flags成员无需设定，它会复制recvmsg/sendmsg的flags参数的内容影响读写的过程。recvmsg还会在调用结束前，将某些更新后的标志设置到msg_flags中。

这两个函数的recvmsg函数的flags字段的含义和send以及recv函数相同。

编辑于 2022-03-14 10:14

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