TCP/IP中write/read的行为
目录
read/write 为什么会被阻塞
首先应该知道的是，当write成功返回时，只是将buf中的数据复制到了缓冲区，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。
当kernel的该socket的发送缓冲区已满时，write就会被阻塞。每个socket都拥有自己的send buffer和receive buffer，其大小由系统自动调节。
|
1 2 |
#include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); |
已经发送到网络的数据依然需会在send buffer中暂存，只有当收到对方的ack后，kernel才从buffer中将这一部分清除。接收端将收到的数据暂存在receive buffer中，自动进行确认。但如果socket所在的进程来不及时将数据从receive buffer中取出，最终导致receive buffer填满，由于TCP的滑动窗口和拥塞控制，接收端会阻止发送端向其发送数据。这些控制皆发生在TCP/IP栈中，对应用程序是透明的，应用程序继续发送数据，最终导致send buffer填满，write调用阻塞。
一般来说，由于接收端进程从socket读数据的速度跟不上发送端进程向socket写数据的速度，最终导致发送端write调用阻塞。
而read调用的行为则相对容易理解，从socket的receive buffer中拷贝数据到应用程序的buffer中。read调用阻塞，通常是发送端的数据没有到达。
read/write在blocking/nonblock模式下的行为区别
将socket fd设置为nonblock（非阻塞）是在服务器编程中常见的做法，采用blocking IO并为每一个client创建一个线程的模式开销巨大且可扩展性不佳（带来大量的切换开销），更为通用的做法是采用线程池+Nonblock I/O+Multiplexing（select/poll，以及Linux上特有的epoll）
|
1 2 3 4 5 6 7 8 |
// 设置一个文件描述符为nonblock int set_nonblocking(int fd) { int flags; if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) == -1) flags = 0; return fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK); } |
1. read总是在接收缓冲区有数据时立即返回，而不是等到给定的read buffer填满时返回。
只有当receive buffer为空时，blocking模式才会等待，而nonblock模式下会立即返回-1（errno = EAGAIN或EWOULDBLOCK）
2. blocking的write只有在缓冲区足以放下整个buffer时才返回（与blocking read并不相同）
nonblock write则是返回能够放下的字节数，之后调用则返回-1（errno = EAGAIN或EWOULDBLOCK）
对于blocking的write有个特例：当write正阻塞等待时对面关闭了socket，则write则会立即将剩余缓冲区填满并返回所写的字节数，再次调用则write失败（connection reset by peer）
read/write对连接异常的反馈
对应用程序来说，与另一进程的TCP通信其实是完全异步的过程：
1. 不知道对面什么时候、能否收到我的数据
2. 不知道什么时候能够收到对面的数据
3. 不知道什么时候通信结束（主动退出或是异常退出、机器故障、网络故障等等）
对于1和2，采用write() -> read() -> write() -> read() ->…的序列，通过blocking read或者nonblock read+轮询的方式，应用程序基于可以保证正确的处理流程。
对于3，kernel将这些事件的“通知”通过read/write的结果返回给应用层。
假设A机器上的一个进程a正在和B机器上的进程b通信：某一时刻a正阻塞在socket的read调用上（或者在nonblock下轮询socket）
当b进程终止时，无论应用程序是否显式关闭了socket（OS会负责在进程结束时关闭所有的文件描述符，对于socket，则会发送一个FIN包到对面）。
”同步通知“：进程a对已经收到FIN的socket调用read，如果已经读完了receive buffer的剩余字节，则会返回EOF:0
”异步通知“：如果进程a正阻塞在read调用上（前面已经提到，此时receive buffer一定为空，因为read在receive buffer有内容时就会返回），则read调用立即返回EOF，进程a被唤醒。
ocket在收到FIN后，虽然调用read会返回EOF，但进程a依然可以其调用write，因为根据TCP协议，收到对方的FIN包只意味着对方不会再发送任何消息。 在一个双方正常关闭的流程中，收到FIN包的一端将剩余数据发送给对面（通过一次或多次write），然后关闭socket。