UNIX网络编程高级IO函数

套接字超时

在设计套接字的IO操作上设置超时的方法有以下三种

1)调用alarm，它在指定超时期慢时产生SIGALRM信号。这个方法设计信号处理，而信号处理在不同实现上

存在差异，而且可能干扰进程中现有的alram调用

2)在select中阻塞等待I/O(select有内置的时间限制)，以此代替直接阻塞在read或者write调用上

3)使用交心的SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO套接字选项。这个方法的问题在于并发所有实现都支持这

两个套接字选项

以上三个技术都适用于输入和输出操作(如read，write以及recvfrom，sendto之类的变体)

recv和send函数

#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buff, size_t nbytes, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const void * buff, size_t nbytes, int flags);

I/O函数的flag参数

flag	说明	recv	send
MSG_DONTROUTE	绕过路由表查找本标志高速内核目的主机在某个直接连接的本地网络上，因为无需执行路由表查找		是
MSG_DONTWAIT	仅本操作非阻塞本标志在无需打开响应套接字的非阻塞标志的前提下，把单个IO 操作临时定位非阻塞，接着执行IO操作，然后关闭非阻塞标志	是	是
MSG_OOB	发送或接收带外数据对于send，本标志指明即将发送带外数据。TCP连接上只有一个字节可以作为带外数据发送。对于recv本标志指明即将读入的是带外数据而不是普通数据	是	是
MSG_PEEK	窥看外来消息本标志适用于recv和recvfrom，它允许我们查看已可读取的数据，而且系统不再recv或recvfrom返回后丢弃这些数据	是
MSG_WAITALL	等待所有数据它告知内核不要在尚未读入请求数目的字节之前让一个读操作返回。	是

其他的还有MSG_EOR指示逻辑记录的结束

flags参数设计上存在一个基本问题，它是按值传递的而不是值--结果参数。因此它只用于进程向内核传递，而

内核无法向进程传回标志

readv和writev函数

#include <sys/uio.h>
ssize_t readv(int filedes, const struct iovec * iov, int iovcnt);
ssize_t writev(int filedes, const struct iovec * iov, int iovcnt);
//返回: 读到或写出的字节数，出错时为-1

//iovec结构体如下
struct iovec {
    void *iov_base;   //buffer的起始地址
    size_t iov_len;    //buffer数量
};

recvmsg和sendmsg函数

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr * msg, int flags); 
ssize_t sendmsg(int sockfd, struct msghdr * msg, int flags);
 //返回: 成功时为读入或写出的字节数，出错时为-1

//这两个函数把大部分参数封装到一个msghdr结构体中
struct msghdr {
  void         *msg_name;        /* protocol address */
  socklen_t     msg_namelen;     /* size of protocol address */
  struct iovec *msg_iov;         /* scatter/gather array */
  int           msg_iovlen;      /* # elements in msg_iov */
  void         *msg_control;     /* ancillary data (cmsghdr struct) */
  socklen_t     msg_controllen;  /* length of ancillary data */
  int           msg_flags;       /* flags returned by recvmsg() */
};

假设从198.6.38.100端口2000达到一个170字节的UDP数据报，它的目标IP地址为206.168.112.96

下图是recvmsg返回时msghdr结构体重的所有信息

1)msg_那么成员指向的缓冲区被填以一个套接字地址结构，其中所有受到数据报的源IP地址和源UDP端口

2)msg_namelen成员(值--结构参数)被更新为存放在msg_name所指缓冲区中的数据量

3)所收取数据报的前100字节数据放在第一个缓冲区中，中间60字节放在第二个缓存区中，最后10个字节数据

放在第三个缓冲区

4)msg_control成员指向的缓冲区被填以一个cmsghdr结构，该cmsghdr结构中，cmsg_len成员值为16，

cmsg_level成员值为IPPROTO_IP，cmsg_type成员值为IP_RECVDSTADDR，随后4个字节存放所有

收到UDP数据报的目的IP地址

5)msg_controllen成员被更新为所存放辅助数据的实际数据量，也是一个值--结果参数

6)msg_flags成员同样被recfmsg更新，不过没有标志返回给进程

五组I/O函数对比

函数	任何描述符	仅套接字描述符	单个读/写缓冲区	分散/集中读写	可选标志	可选对端地址	可选控制信息
read write	是		是
readv writev	是			是
recv send		是	是		是
recvfrom sendto		是	是		是	是
recvmsg sendmsg		是		是	是	是	是

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