2 TCP传输数据

TCP传输数据主要依靠send()和recv()两个函数。 使用send()函数发送数据时，返回正数不一定代表发送成功。因为send()函数仅仅只是将数据拷贝到协议栈的写缓冲区，由协议栈发送；发送过程中会经过N个网关，可能存在丢包或链路断开导致未能发送到目的地。如果要知道数据是否发送成功，需要加上确认机制（ACK）。

2.2.1、传输控制块TCB

为了保证数据能正确分发，TCP使用一种TCB（传输控制块）的数据结构，把发送给不同设备的数据封装起来。这个TCB会存在整个TCP周期，知道断开连接。 一个TCB数据块包含数据发送双方对应的socket信息以及拥有存放数据的缓冲区。建立连接连接发送数据之前，通信双方必须做一个准备工作：分配内存建立TCB数据块。当双方准备好自己的socket和TCB数据结构后，就可以进入“三次握手”建立连接。

2.2.2、TCP分包

TCP分包就是要传输的数据很大，超出发送缓存区剩余空间，将会进行分包；待发送的数据大于最大报文长度，TCP在传输前将进行分包。 分包在应用程序的处理一般是发送循环send()，接收方循环recv()。

2.2.3、TCP粘包及解决方案

TCP粘包就是发送方发送的若干数据包到接收方接收时粘成一个包，从接收缓冲区看就是后数据包的头紧接着前数据包的尾。 常见解决方案： （1）（推荐）应用层协议头前面添加包长度。分两次接收数据；第一次先接收包的长度，然后根据包的长度一次性读取或循环读取数据。 例如：

代码语言：javascript

AI代码解释

// ...
	ssize count=0;
	ssize size=0;
	while(count<tcpHdr->length)
	{
		size=recv(fd,buffer,buffersize,0);
		count+=size;
	}
// ...

（2）为每个包添加分隔符。在数据末尾添加分隔符，这会导致解数据可能需要有合包操作；因为分割数据包后，需要记录后一个数据包，用于与该包后面部分数据进行合并。

2.3 TCP四次挥手

断开连接是比建立连接和传输数据还复杂的一个过程，断开连接主要分为主动关闭和被动关闭两种。 四次挥手示意图：

需要注意的是，调用close()不是立即完成断开，而是关闭了数据传输，进入了四次挥手阶段，TCB数据结构还没有释放。四次挥手结束才真正把TCB释放。

根据四次挥手流程，可以思考一些问题： （1）传输数据过程中，网线断了之后立刻连接，TCP如何知道？ 网线掉线网卡会停止供电，再次连接后网卡恢复供电，网卡服务重启，网络连接重连。应用程序设计通过心跳包检测。 （2）服务器如何知道客户端是否宕机？ 一样需要通过心跳包机制来检测。 （3）服务器如何甄别网络阻塞和宕机？ 服务器发送心跳包时，不仅仅发一次，而是要发送多次的；如果是网络阻塞，那么在一定时间内一定有回复信息；如果是宕机，无论多长时间都没有客户端的回复。 （4）如果出现大量的CLOSING状态，如何处理？ 出现大量CLOSING状态，基本上业务上要处理的逻辑过多，导致一直在CLOSING状态；可以使用异步，将网络层和业务层分离，单独处理。 （5）四次挥手中，为什么存在TIME_WAIT状态？ 防止没有LAST_ACK或LAST_ACK丢失，导致一直重发已经不存在的socket。

总结

需要掌握TCP三次握手和四次挥手的过程，熟悉TCP状态转换。清楚什么是SYN包和ACK包。 （1）三次握手是 由客户端发起SYN，服务端收到SYN后发送SYN和ACK，客户端回复ACK；完成连接的建立。 （2）断开连接主要有主动断开和被动断开。 （3）四次挥手是 由发起方调用close()，同时发送FIN包；接收端接收到FIN包返回ACK包，接收端发送FIN包；发起方接收到FIN包返回ACK包；完成断开。 （4）理解TCP的状态转换图。LISTEN状态到SYN_RCVD状态和SYN_SEND状态，如何进入ESTABLISHED状态；四次挥手FIN_WAIT_1、FIN_WAIT_2、TIME_WAIT、CLOSING直接的转换，CLOSE_WAIT和LAST_ACK的处理等。