《Unix网络编程》读书笔记

TCP各大问题：

1.nagle算法；
2.延迟确认
3.滑动窗口；
4.time_wait状态；
5.MSS, MTU, WIN区别；
6.慢启动；
7.关闭，半关闭；
8.epoll和select的区别

第二章

2.3 UDP

1. UDP不保证数据报最终会到达目的地，不保证各个数据报的先后循序跨网络后保持不变，也不保证每个数据包只到达一次。
2. UDP,如果一个数据包到达目的地，但校验有错误，或者数据包在中途被丢弃，它就无法投递给UDP套接字，也不会被源端重传。

2.4 TCP

1. TCP会对发送的数据进行排序，并可以丢弃重复数据。
2. MSS：MSS在发送SYN时通告，它告诉对方每个TCP分节能接受的最大字节数，它一般等于MTU减去IP和TCP首部的固定长度；
3. WIN：窗口大小，其实就是当前接收缓冲区的可用的空间量。每个分节都会告诉对方。最大值是65535;
4. TIME_WAIT解释：见第37页；

2.9端口号

1. 0~1023为众所周知的端口号；

2.11 TCP缓冲区大小及限制

1. 当一个IP数据包超过相应链路的MTU时，会被分片；
2. 每个TCP套接字都有一个发送缓冲区，可用SO_SNDBUF套接字更改大小；
3. 当调用write时，内核从应用缓冲区复制所有数据到发送缓冲区，若发送缓冲区大小不够，则默认阻塞；
4. 从write调用成功返回仅仅表示可以重新使用原来的应用进程缓冲区，并不表明对端的TCP或应用进程已接收到数据。

2.11.2 UDP输出

1. UDP实际上并不存在发送缓冲区，任何UDP套接字都有发送缓冲区大小，不过它仅仅是可写到该套接字的UDP数据包的大小上限。若超过上限则返回一个EMSGSIZE错误。

第三章

3.9 readn,wiriten和readline函数

1. 每读一个字节就调用一次read函数，是非常低效的；
2. 如果使用io函数库，stdio缓冲机制会引发很多问题，因为stdio缓冲区的状态是不可见的，无法分辨stdio缓冲区是否持有未预期的数据；
3. 可以自己实现readline函数，让缓冲区暴露出来，但是如果写的不严谨，很可能会发现自己在select上等待的数据早已收到并存放在readline的缓冲区中了。(个人理解，如，当用select时，读了一次缓冲区数据，但是没有读完时，剩下的数据不能再触发一次读操作)。

第四章

4.3 connect函数

1. connect前不必调用bind；
2. connect将触发tcp的三路握手过程；
3. 若没有收到SYN相应，会重发，75s后仍未收到，则返回ETIMEDOUT错误；
4. 若对客户的SYN的响应是RST, 则表明该服务器主机在我们指定的端口上没有进程在等待。客户已收到RST会马上返回ECONNREFUSED错误；
5. RST产生的三个条件：目的地为某端口的SYN到达，然而该端口上没有正在监听的服务器；TCP想取消一个已有连接(这个不懂)；TCP接收到一个根本不存在的连接上的分节。
6. 若发出的SYN中间的某个路由器上引发了一个“destination unreachable”(目的地不可达)ICMP错误，则认为是一种软错误，并重发。

4.4 bind函数

1. bind函数可以指定一个端口号，或一个ip地址，也可以两者都指定，还可以都不指定；

4.5 listen函数

1. socket函数创建的套接字默认为主动套接字，listen函数把一个未连接的套接字转换为一个被动套接字；
2. backlog，详情看84页；

4.6 accept函数

1. accept函数，第一个参数为监听套接字，返回值为已连接套接字，区分两者很重要；
2. accept成功，说明已完成tcp三路握手；

4.7 fork和exec函数

1. exec把当前进程映像替换成新的程序文件，新程序通常从main函数开始执行；

4.8 并发服务器

见书中92~93页那几个图

4.9 close函数

1. close一个tcp套接字默认行为是把该套接字标记成已关闭，该套接字不能再用来read或write;
2. 并发服务器中父进程close已连接套接字只是导致相应描述符的引用计数值减1，如果引用计数值仍大于0，这个close调用并不引发TCP的四分组终止序列；

第五章

5.7 正常终止

1. 进程终止处理的部分工作是关闭所有打开的描述符，这会导致tcp发送一个FIN给服务器(在描述符引用计数为0的情况下)；

5.8 POSIX信号处理

1. SA_RESTART标志，如果设置，则由相应信号中断的系统调用将由内核自动重启

5.9 处理SIGCHLD信号

1. 警告：在信号处理函数中调用诸如printf这样的标准IO函数是不合适的，原因将在11.18节讨论。
2. 如果一个信号实在进程阻塞于慢系统调用(accept)时被捕获，内核就会时accept返回一个EINTR错误，如果设置了SA_RESTART标志，则内核将重启被中断的系统调用，accept不会返回错误。
3. 处理被中断的系统调用的方法，详见108页；

5.11 accept返回前连接中止

1. 具体看111页
2. 从这里可以看出，服务器在调用listen后，客户端若发出connect，就可以进行三路握手了(不必等到服务器调用accept)，完成握手后进入已连接队列，等待服务器accept取走；

5.12 服务器进程终止

1. 客户TCP接收到FIN只是表示服务器不再往其中发送任何数据而已，FIN的接收并没有告知客户TCP服务器进程已经终止；
2. 当服务器TCP接收到来自客户的数据(客户write)时，如果该套接字的进程已经终止，则响应一个RST。
3. 如果客户在收到RST之前调用了read, 则会收到一个EOF，否则read会返回一个ECONNRESET;

5.13 SIGPIPE信号

1. 当一个进程向某个已收到RST的套接字执行写操作时，内核向该进程发送一个SIGPIPE信号。该信号的默认行为是终止进程，因此进程必须捕获它以免不情愿被终止；
2. 不论该进程是捕获了该信号并从其信号处理函数返回，还是简单地忽略该信号，写操作都将返回EPIPE错误。

5.14 服务器主机崩溃

1. 若连接成功后，客户阻塞于read上，服务器崩溃，则客户TCP由于接收不到任何相应，会持续重传数据分节，试图接收到一个ACK，共等待约9分钟才放弃重传，并给客户进程返回一个错误；
2. 可以对read设置超时，在14.2讨论；
3. 如果我们想不主动向它发送数据也想检测服务器主机的崩溃，可以用SO_KEEPALIVE选项；

5.15 服务器主机崩溃后重启

1. 客户和服务器之间建立连接，然后服务器主机崩溃并重启，那么客户如果在服务器崩溃时不主动发送数据给服务器，那么客户将不知道服务器崩溃；
2. 当服务器重启后，收到客户的数据，则会相应一个RST；
3. 可以使用SO_KEEPALIVE检测服务器崩溃。

5.16 服务器主机关机

1. unix系统关机时，init进程通常先给所有进程发送SIGTERM信号(该信号可被捕获)，等待一段固定的时间(5到20秒)，给所有仍在运行的进程发送SIGKILL信号，接下来就像5.12节那样。

第六章

6.1 概述

1. 当要处理多个描述符时，必须使用IO复用；
2. 还有几种IO复用的典型应用场合，详见122页；

6.2 I/O模型

详见123页，要认真搞清楚；

6.3 select函数

1. 描述符就绪条件，详见130页；
2. select的例子，需要再看吧；

6.6 shutdown函数

1. shutdown可以不管引用计数就激发TCP正常连接终止序列；
2. shundown可以关闭读或写两个方向；

第七章

7.5 通用套接字选项

1. SO_BROADCAST
   只有UDP才支持，应用进程在发送广播数据包前必须设置该选项；

2. SO_DEBUG 先不管

3. SO_DONTROUTE 不懂，先不管吧

4. SO_ERROR
   通过SO_ERROR选项可以获取so_error的值，由getsocktopt返回的整数值就是该套接字的待处理错误；

5. SO_KEEPALIVE
   如果设置该选项，在2小时内该套接字任一方向没有数据交换，则自动一个保持存活探测分节，导致三种情况（详见157页）

6. SO_LINGER
   更改close的默认操作

7. SO_OOBINLINE
   带外数据相关，暂时不管

8. SO_RCVBUF和SO_SNDBUF
   （1）每个套接字都有一个发送缓冲区和接收缓冲区；
   （2）TCP套接字接收缓冲区不可能溢出，因为不允许对端发出超过本端所通告窗口大小的数据，如果对端无视窗口大小而发出超过窗口大小的数据，本端TCP将丢弃他们；
   （3）对于UDP是没有流量控制的，当UDP接收缓冲区装不进数据时，就丢弃之；
   （4）SO_RCVBUF必须在调用connect之前，对于服务器，必须在调用listen之前，因为窗口大小时通过连接时SYN分节得到的。
   （5）TCP套接字缓冲区的大小至少应该是MSS值的四倍。

9. SO_RCVLOWAT和SO_SNDLOWAT
   （1）接收低水位标记和发送低水位标记，由select函数使用；
   （2）TCP的接收低水位默认为1，发送低水位为2048

10. SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO
    接收和发送的超时值；

11. SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT
    （1）SO_REUSEADDR允许启动一个监听服务器并捆绑其众所周知端口，即使以前建立的将该端口用作它们的本地端口的连接仍存在，详情看165页；
    （2）SO_REUSEADDR允许在同一端口上启动同一服务器的多个实例，只要每个实例捆绑一个不同的本地IP地址即可；
    （3）为安全起见，有些操作系统不允许对已经绑定了通配地址的端口再捆绑任何“更为明确的”地址，不论是否预设了SO_REUSEADDR;
    （4）SO_REUSEADDR允许完全重复的捆绑，一般本特性仅支持UDP。如果该数据报的目的地址是一个广播或多播地址，那么给每个匹配的套接字一个副本，但如果该数据报的目的地址是一个单播地址，那它只递给单个套接字。
    ....还有一些，有空再研究

12. SO_TYPE
    返回套接字的类型，诸如SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM

13. SO_USELOOPBACK
    先不管吧。

7.6 IPV4套接字选项

....先不管

7.9 TCP套接字选项

1. TCP_MAXSEG
   本选项可以获取TCP的MSS(通常由对端使用SYN分节告知)，也可以设置此值，但不是所有系统都支持，并且只能减少其值，不能增加其值。

2. TCP_NODELAY (重点)
   禁止Nagle算法(重点看书172页和资料)

第16章 非阻塞IO

16.1 概述

可能阻塞的套接口调用可分为四类：
（1）输入操作：read, readv, recv, recvfrom, recvmsg，当对一个阻塞的TCP套接口（缺省设置），调用这些函数，而且该套接口对应的接收缓冲区没有数据可读时，该进程投入睡眠，知道到达一些数据；
对于UDP, 若它的接收缓冲区为空，一样会投入睡眠；
对于非阻塞，如果输入操作不能满足（tcp为一个字节，UDP为一个完整的数据报可读），相应调用将立即返回一个EWOULDBLOCK错误；

（2）输出操作：包括write, writev, send, sendto和sendmsg, 对于阻塞的套接口，如果其发送缓冲区没有空间，将睡眠；
对于一个非阻塞的TCP， 如果发送缓冲区没有空间，则返回一个EWOULDBLOCK错误；
UDP不存在真正的发送缓冲区，因此不会想tcp一样阻塞，但会因其他原因阻塞；

（3）accept函数，在连接未到来之前，阻塞的套接口会投入睡眠，而非阻塞的会立即返回一个EWOULDBLOCK错误；

（4）connect函数， connect必须要等到它收到对于自己的SYN的ACK才会返回，这意味着connect总是阻塞进程至少一个到服务器的RTT时间

16.2 非阻塞的读和写(先过吧，是一个例子)

16.3非阻塞connect