TCP/IP详解--举例明白发送/接收缓冲区滑动窗口协议之间的关系

分享一下我老师大神的人工智能教程！零基础，通俗易懂！http://blog.csdn.net/jiangjunshow

也欢迎大家转载本篇文章。分享知识，造福人民，实现我们中华民族伟大复兴！

一个例子明白发送缓冲区、接受缓冲区、滑动窗口协议之间的关系。

在上面的几篇文章中简单介绍了上述几个概念在TCP网络编程中的关系，也对应了几个基本socket系统调用的几个行为，这里再列举一个例子，由于对于每一个TCP的SOCKET来说，都有一个发送缓冲区和接受缓冲区与之对应，所以这里只做单方向交流，不做互动，在recv端不send,在send端不recv。细细揣摩其中的含义。

一、recv端

在监听套接字上准备accept，在accept结束以后不做什么操作，直接sleep很久，也就是在recv端并不做接受数据的操作，在sleep结束之后再recv数据。

二、send端

通过查看本系统内核默认的支持的最大发送缓冲区大小，cat/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem，最后一个参数为发送缓冲区的最大大小。接受缓冲区最大的配置文件在tcp_rmen中。

将套接字设置为阻塞，一次发送的buffer大于最大发送缓冲区所能容纳的数据量，一次send结束，在发送返回后接着答应发送的数据长度

测试结果：

阶段一：

接受端表现：在刚开始发送数据时，接收端处于慢启动状态，滑动窗口大小越来愈大，但是由于接收端不处理接受缓冲区内的数据，其滑动窗口越来越小（因为接受端回应发送端中的win大小表示接受端还能够接受多少数据，发送端下次发送的数据大小不能超过回应中win的大小），最后发送端回应给接受端的ACK中显示的win大小为0，表示接收端不能够再接受数据。

发送端表现：发送端一直不能返回，如果接受端一直回应win为0的情况下，发送端的send就会一直不能返回，这种僵局一直持续到接收端的sleep结束。

原因分析：首先需要明白几个事实，阻塞式I/O会一直等待，直达这个操作完成；发送端接受到接收端的回应后才能将发送缓冲区中的数据进行清空。

在接收端不recv，那么接收端的接受缓冲区内会一直有数据，接受缓冲区满，导致滑动窗口为0，导致发送端不能发送数据。但是send操作为何不能反悔呢？send操作只是将应用缓冲区的数据拷贝到发送缓冲区，但是发送缓冲区的数据并没有完全得到接收端的ACK回应，所以暂时不能将发送缓冲区中的数据丢弃，导致发送缓冲区的被填满，这样应用层中的数据也就不能拷贝到内核发送缓冲区内，也就会一直阻塞在这里，直到可以继续讲应用层的数据拷贝到发送缓冲区中，何时触发这个操作呢？等到发送端回应win大于0时才有这样的操作。

阶段二;

接受端：在sleep结束以后，开始调用recv系统调用。这个时候接受端的滑动窗口又开始大于零。那么这样就唤醒了发送端继续发送数据。

发送端：发送端接受到接收端win大于0的回应，这个时候发送端又可以将应用层buffer中的数据拷贝到内核的发送缓冲区中。

原因分析：由于接受端调用recv将内核接受缓冲区的数据拷贝到应用层中，这样滑动窗口又大于0了所以激发了发送端继续发送数据，由于发送端可以发送数据了，内核协议栈便将发送缓冲区中的数据发送给接受端，这样发送缓冲区又有空间了，那么send操作就可以将应用层的数据拷贝到发送缓冲区了！这样的操作一直保持到send操作返回，这样代表着将应用层的数据全部拷贝到发送缓冲区内，但不代表将数据发送给对端。发送给对端成功的标志是接受到对端的ACK回应，这个时候发送端才可以将发送缓冲区的数据丢弃。不丢弃的原因是时刻准备重发丢失/出错的数据！

Ps: TCP通信为了保证可靠性，每次发送的数据都需要得到对方的ACK才确认对方收到了(仅保证对方TCP接收缓冲收到数据了，但不保证对方应用程序取到数据了)，这时如果每次发送一次就要停下来等着对方的ACK消息，显然是一种极大的资源浪费和低下的效率，这时就有了滑动窗口的出现。
发送方的滑动窗口维持着当前发送的帧序号，已发出去帧的计时器，接收方当前的窗口大小(由接收方ACK通知，大体等于接收缓冲大小-未处理的消息包)，接收方滑动窗口保存的有已接收的帧信息、期待的下一帧的帧号等，至于滑动窗口的具体工作原理这里就不说了。
一个socket有两个滑动窗口(一个sendbuf、一个recvbuf)，两个窗口的大小是通过setsockopt函数设置的，现在问题就出在这里，通过抓包显示，设置的窗口大小没有生效，最后排查发现setsockopt函数是后来加上的，写到了listen函数的后面，这样每次accept出的 socket并没有继承得到主socket设置的窗口大小，无语啊……
解决办法：setsockopt函数提前到listen函数之前，这样在服务器程序启动监听前recvbuf就已经有了，accept后的链接得到的就是recvbuf了，启动程序运行，抓包显示窗口已经是指定的大小了。

一、TCP的滑动窗口大小实际上就是socket的接收缓冲区大小的字节数

二、对于server端的socket一定要在listen之前设置缓冲区大小，因为，accept时新产生的socket会继承监听socket的缓冲区大小。对于client端的socket一定要在connet之前设置缓冲区大小，因为connet时需要进行三次握手过程，会通知对方自己的窗口大小。在 connet之后再设置缓冲区，已经没有什么意义。

三、由于缓冲区大小在TCP头部只有16位来表示，所以它的最大值是65536，但是对于一些情况来说需要使用更大的滑动窗口，这时候就要使用扩展的滑动窗口，如光纤高速通信网络，或者是卫星长连接网络，需要窗口尽可能的大。这时会使用扩展的32位的滑动窗口大小。

给我老师的人工智能教程打call！http://blog.csdn.net/jiangjunshow

你好！这是你第一次使用 **Markdown编辑器** 所展示的欢迎页。如果你想学习如何使用Markdown编辑器, 可以仔细阅读这篇文章，了解一下Markdown的基本语法知识。

新的改变

我们对Markdown编辑器进行了一些功能拓展与语法支持，除了标准的Markdown编辑器功能，我们增加了如下几点新功能，帮助你用它写博客：

全新的界面设计 ，将会带来全新的写作体验；
在创作中心设置你喜爱的代码高亮样式，Markdown 将代码片显示选择的高亮样式 进行展示；
增加了 图片拖拽 功能，你可以将本地的图片直接拖拽到编辑区域直接展示；
全新的 KaTeX数学公式 语法；
增加了支持甘特图的mermaid语法¹ 功能；
增加了 多屏幕编辑 Markdown文章功能；
增加了 焦点写作模式、预览模式、简洁写作模式、左右区域同步滚轮设置 等功能，功能按钮位于编辑区域与预览区域中间；
增加了 检查列表 功能。

功能快捷键

撤销：Ctrl/Command + Z
重做：Ctrl/Command + Y
加粗：Ctrl/Command + B
斜体：Ctrl/Command + I
标题：Ctrl/Command + Shift + H
无序列表：Ctrl/Command + Shift + U
有序列表：Ctrl/Command + Shift + O
检查列表：Ctrl/Command + Shift + C
插入代码：Ctrl/Command + Shift + K
插入链接：Ctrl/Command + Shift + L
插入图片：Ctrl/Command + Shift + G

合理的创建标题，有助于目录的生成

直接输入1次#，并按下space后，将生成1级标题。
输入2次#，并按下space后，将生成2级标题。
以此类推，我们支持6级标题。有助于使用TOC语法后生成一个完美的目录。

如何改变文本的样式

强调文本 强调文本

加粗文本 加粗文本

标记文本

~~删除文本~~

引用文本

H₂O is是液体。

2¹⁰ 运算结果是 1024.

插入链接与图片

链接: link.

图片:

带尺寸的图片:

当然，我们为了让用户更加便捷，我们增加了图片拖拽功能。

如何插入一段漂亮的代码片

去博客设置页面，选择一款你喜欢的代码片高亮样式，下面展示同样高亮的 代码片.

// An highlighted block var foo = 'bar';

生成一个适合你的列表

项目
- 项目
  - 项目

项目1
项目2
项目3

计划任务
完成任务

创建一个表格

一个简单的表格是这么创建的：

项目	Value
电脑	$1600
手机	$12
导管	$1

设定内容居中、居左、居右

使用:---------:居中
使用:----------居左
使用----------:居右

第一列	第二列	第三列
第一列文本居中	第二列文本居右	第三列文本居左

SmartyPants

SmartyPants将ASCII标点字符转换为“智能”印刷标点HTML实体。例如：

TYPE	ASCII	HTML
Single backticks	`'Isn't this fun?'`	‘Isn’t this fun?’
Quotes	`"Isn't this fun?"`	“Isn’t this fun?”
Dashes	`-- is en-dash, --- is em-dash`	– is en-dash, — is em-dash

创建一个自定义列表

Markdown: Text-to- HTML conversion tool
Authors: John; Luke

如何创建一个注脚

一个具有注脚的文本。²

注释也是必不可少的

Markdown将文本转换为 HTML。

KaTeX数学公式

您可以使用渲染LaTeX数学表达式 KaTeX:

Gamma公式展示 $\Gamma(n) = (n-1)!\quad\forall n\in\mathbb N$ 是通过欧拉积分

$\Gamma(z) = \int_0^\infty t^{z-1}e^{-t}dt\,.$

你可以找到更多关于的信息 LaTeX 数学表达式here.

新的甘特图功能，丰富你的文章

gantt
        dateFormat  YYYY-MM-DD
        title Adding GANTT diagram functionality to mermaid
        section 现有任务
        已完成               :done,    des1, 2014-01-06,2014-01-08
        进行中               :active,  des2, 2014-01-09, 3d
        计划一               :         des3, after des2, 5d
        计划二               :         des4, after des3, 5d

关于 甘特图 语法，参考这儿,

UML 图表

可以使用UML图表进行渲染。 Mermaid. 例如下面产生的一个序列图：:

这将产生一个流程图。:

关于 Mermaid 语法，参考这儿,

FLowchart流程图

我们依旧会支持flowchart的流程图：

关于 Flowchart流程图 语法，参考这儿.

导出与导入

导出

如果你想尝试使用此编辑器, 你可以在此篇文章任意编辑。当你完成了一篇文章的写作, 在上方工具栏找到 文章导出 ，生成一个.md文件或者.html文件进行本地保存。

导入

如果你想加载一篇你写过的.md文件或者.html文件，在上方工具栏可以选择导入功能进行对应扩展名的文件导入，
继续你的创作。

mermaid语法说明 ↩︎
注脚的解释 ↩︎