关于TCP阻塞和非阻塞方式的总结

1、引言

在网络编程时，我们需要注意创建的socket是阻塞状态还是非阻塞状态的，这两种状态在编程时，对于每一个socket系统调用函数（connect、send、sendto、recv、recvfrom）都有一定的影响，socket的阻塞和非阻塞状态可以在每一个socket系统调用调用之前设置，对应着每一个socket系统调用是否是阻塞和非阻塞的；

2、发送操作：

（1）对于TCP的send系统调用发送数据，如果socket是阻塞的，我们需要这样理解：send操作将会等待所有数据均被拷贝到发送缓冲区后才会返回。
—如果发送缓冲区可用大小为0或者比要发送的数据长度要小，则会阻塞，直到发送缓冲区里的数据被系统发送出去后，可用缓冲区大小比要发送的数据长度大时，send返回成功，否则一直阻塞等待。因此，send返回的发送大小，一定是参数中发送长度的大小。
—例如：如果当前发送缓冲区总大小为8192,个字节，通过send已经拷贝到缓冲区的数据为8000字节，那缓冲区剩余大小为192字节，而现在上层应用需要发送2000字节的数据，那么send就会等待缓冲区足够把所有2000字节数据拷贝进去，如第一次拷贝进去192字节，当缓冲区成功发送出1808字节后，再把上层应用buf中剩余的1808字节拷贝到发送缓冲区，最后send返回成功拷贝到发送缓冲区的字节数。
（2）对于UDP的sendto系统调用发送数据，如果socket是阻塞的，sendto操作不会阻塞，UDP没有真正意义上的发送缓冲区，它只是把应用层的缓冲区数据拷贝到下层的协议栈，在此过程中加UDP头，IP头，所以不存在阻塞。
—UDP是不可靠连接，不必保存应用进程的数据拷贝，应用进程中的数据在沿协议栈向下传递时，以某种形式拷贝到内核缓冲区，当数据链路层把数据传出后就把内核缓冲区中数据拷贝删除。因此它不需要一个发送缓冲区。写UDP套接口的sendto返回表示应用程序的数据或者数据分片已经进入链路层的输出队列，如果输出队列没有足够的空间存放数据，将返回错误EBOBUFS。
—UDP套接口有发送缓冲区大小（SO_SNDBUF修改），不过它仅仅是写到套接口的UDP数据报的大小上限，如果应用程序写一个大于套接口发送缓冲区大小的数据报，内核将返回一个EMSGSIZE错误。
（3）对于TCP的send系统调用，如果socket是非阻塞的，send会立即返回。
—例如，当发送缓冲区中有192字节，但是需要发送2000字节，此时send调用立即返回，并且返回值为192。因此，非阻塞send仅仅是尽自己的能力向发送缓冲区拷贝尽可能多的数据。如果发送缓冲区剩余空间为0，这时send立即返回，send返回值为EAGAIN，这是应用层最好休息一下再尝试发送。
（4）对于UDP的sendto系统调用发送数据，如果socket是非阻塞的，sendto操作不会阻塞，跟阻塞方式一致的。

3、接收操作：

（1）在阻塞socket模式下，recv/recvfrom会一直阻塞到接收缓冲区里有一个字节或者一个完整的UDP数据报为止，然后再返回。
—如果socket发送缓冲区中有数据，或者接收缓冲区中无数据，或者协议正在接收数据，socket都阻塞等待，直到有数据拷贝到用户程序中，然后返回拷贝的字节数。（协议接收到的数据长度可能大于buf的长度（recvbuf长度），需要调用几次recv函数才能把socket接收缓冲区中的数据拷贝完）。
（2）在非阻塞socket模式下，recv/recvfrom会立即返回。
—如果接收缓冲区有任何一个字节数据（TCP）或者一个完整的UDP数据报，它们将会返回接收到的数据大小；如果缓冲区没有数据，则直接返回错误EWOULDBLOCK或者EGAIN，表示没有数据，休息一会儿再次接收操作。

4、连接操作：

（1）TCP的连接需要进行一个三路握手，调用tcp connect函数一直要等到调用方收到对于自己的SYN（同步TCP请求）的ACK为止才返回，因此，如果当前socket是阻塞方式的话，TCP的connect总会阻塞其调用至少一个到服务器的RTT的时间才返回。
（2）如果对一个非阻塞的socket，调用TCP connect建立连接，并且连接不能立即建立，这时connect会返回一个EINPROGRESS的错误，表示连接正在建立中，这种情况，后续需要使用select函数在检查连接建立成功。（这里套接字是非阻塞的，如果连接的服务器在同一个主机上，我们的connect调用可能会使连接立即建立成功）