【Linux】43.网络基础（2.5）

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2.4 TCP/UDP对比

• 我们说了TCP是可靠连接, 那么是不是TCP一定就优于UDP呢? TCP和UDP之间的优点和缺点, 不能简单, 绝对的进行比较
• TCP用于可靠传输的情况, 应用于文件传输, 重要状态更新等场景;
• UDP用于对高速传输和实时性要求较高的通信领域, 例如, 早期的QQ, 视频传输等. 另外UDP可以用于广播;
• 归根结底, TCP和UDP都是程序员的工具, 什么时机用, 具体怎么用, 还是要根据具体的需求场景去判定

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2.4.1 用UDP实现可靠传输(经典面试题)

参考TCP的可靠性机制, 在应用层实现类似的逻辑;

例如:

• 引入序列号, 保证数据顺序;
• 引入确认应答, 确保对端收到了数据;
• 引入超时重传, 如果隔一段时间没有应答, 就重发数据;
• …

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2.5 TCP 相关实验

2.5.1 理解 listen 的第二个参数

基于刚才封装的 TcpSocket 实现以下测试代码

对于服务器, listen 的第二个参数设置为 2, 并且不调用 accept

test_server.cc

#include "tcp_socket.hpp" 
int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc != 3) {
        printf("Usage ./test_server [ip] [port]\n");
        return 1;
    }
    TcpSocket sock;
    bool ret = sock.Bind(argv[1], atoi(argv[2]));
    if (!ret) {
        return 1;
    }
    ret = sock.Listen(2);
    if (!ret) {
        return 1;
    }
    // 客户端不进行 accept
    while (1) {
        sleep(1);
    }
    return 0; }

test_client.cc

#include "tcp_socket.hpp"  // 包含TCP套接字类的头文件

int main(int argc, char* argv[]) {
    // 检查命令行参数数量是否正确
    if (argc != 3) {
        // 如果参数数量不正确，打印使用说明并退出程序
        printf("Usage ./test_client [ip] [port]\n");
        return 1;
    }
    
    // 创建TCP套接字对象
    TcpSocket sock;
    
    // 尝试连接到指定IP和端口的服务器
    // argv[1]是IP地址字符串，atoi(argv[2])将端口号字符串转换为整数
    bool ret = sock.Connect(argv[1], atoi(argv[2])); 
    
    // 根据连接结果打印相应信息
    if (ret) {
        printf("connect ok\n");  // 连接成功
    } else {
        printf("connect failed\n");  // 连接失败
    }
    
    // 无限循环，保持程序运行
    // 每秒休眠一次，防止CPU占用过高
    while (1) {
        sleep(1);
    }
    
    return 0;  // 程序正常结束(实际上永远不会执行到这里)
}

此时启动 3 个客户端同时连接服务器, 用 netstat 查看服务器状态, 一切正常.

但是启动第四个客户端时, 发现服务器对于第四个连接的状态存在问题了

tcp 3 0 0.0.0.0:9090 0.0.0.0:* LISTEN 
9084/./test_server 
tcp 0 0 127.0.0.1:9090 127.0.0.1:48178 SYN_RECV - 
 
tcp 0 0 127.0.0.1:9090 127.0.0.1:48176 ESTABLISHED - 
 
tcp 0 0 127.0.0.1:48178 127.0.0.1:9090 ESTABLISHED 
9140/./test_client 
tcp 0 0 127.0.0.1:48174 127.0.0.1:9090 ESTABLISHED 
9087/./test_client 
tcp 0 0 127.0.0.1:48176 127.0.0.1:9090 ESTABLISHED 
9088/./test_client 
tcp 0 0 127.0.0.1:48172 127.0.0.1:9090 ESTABLISHED 
9086/./test_client 
tcp 0 0 127.0.0.1:9090 127.0.0.1:48174 ESTABLISHED - 
 
tcp 0 0 127.0.0.1:9090 127.0.0.1:48172 ESTABLISHED -

客户端状态正常, 但是服务器端出现了 SYN_RECV 状态, 而不是 ESTABLISHED 状态

这是因为, Linux内核协议栈为一个tcp连接管理使用两个队列:

1. 半链接队列（用来保存处于SYN_SENT和SYN_RECV状态的请求）
2. 全连接队列（accpetd队列）（用来保存处于established状态，但是应用层没有调用accept取走的请求）

而全连接队列的长度会受到 listen 第二个参数的影响.

全连接队列满了的时候, 就无法继续让当前连接的状态进入 established 状态了.

这个队列的长度通过上述实验可知, 是 listen 的第二个参数 + 1.