网络编程中的坑（三）：数据接收不全

有时候，在网络传输时我们会遇到数据接收不全的情况。这很可能是遇到了网络编程的又一个“坑”。
先来看代码：
server.c

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     int listenfd;
   
4.     if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
   
5.         ERR_EXIT("socket error");
   
6. 
   
7.     struct sockaddr_in servaddr;
   
8.     memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
   
9.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
10.     servaddr.sin_port = htons(5188);
    
11.     servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    
12. 
    
13.     int on = 1;
    
14.     if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
15.         ERR_EXIT("setsockopt error");
    
16. 
    
17.     if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
    
18.         ERR_EXIT("bind error");
    
19. 
    
20.     if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
    
21.         ERR_EXIT("listen error");
    
22. 
    
23.     int len = 10*1024*1024;
    
24.     char *buf = malloc(len);
    
25.     if (buf == NULL)
    
26.         ERR_EXIT("malloc error");
    
27.     while (1) {
    
28.         int conn;
    
29.         struct sockaddr_in peeraddr;
    
30.         socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
    
31.         if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
    
32.             ERR_EXIT("accept error");
    
33.         printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
    
34. 
    
35.         sleep(5);
    
36.         int writelen;
    
37.         writelen = send(conn, buf, len, 0);
    
38.         printf("writelen = %d\n", writelen);
    
39.         close(conn);
    
40.         printf("close\n");
    
41.     }
    
42.     close(listenfd);
    
43. 
    
44.     return 0;
    
45. }

我们看到在服务器端，一旦有客户端连接上，就向他发送10M数据。中间为了实验效果延时了5秒。

在客户端，我们用nc命令接收服务器发送过来的数据：
# cat client.sh
nc localhost 5188 | wc -c
nc是netcat的缩写，在网络工具中有“瑞士军刀”美称。其功能十分强大，可以传输文件、扫描端口、抓包等。

运行程序：
# ./server     
recv connect ip=127.0.0.1 port=33384
writelen = 10485760
close

# ./client.sh
10485760

可以看到，客户端接收全了数据。
如果客户端也向服务器发送了数据会怎么样呢？
# ./server
recv connect ip=127.0.0.1 port=33385
writelen = 10485760
close

# ./client.sh
abc
6969964
在运行client.sh后，输入abc
这次只接收到了6M多的数据。

原因是，当调用close时，如果接收缓冲区中还有数据，将会引起RST，连接立刻终止。此时发送缓冲区中的数据可能还未全部发送，就引起了数据丢失。
要避免这种情况，就必须保证在调用close前接收缓冲区中没有数据。问题的关键是close函数会关闭读和写端，而不能像tcp协议中四次挥手可以独立关闭读端或写端。因此我们需要引入一个新的函数：shutdown。该函数允许只停止在某个方向上的数据传输。

点击(此处)折叠或打开

1. int shutdown(int sockfd,int how);

sockfd是需要关闭的socket描述符，how允许为shutdown操作选择以下几种方式：
SHUT_RD：关闭连接的读端。
SHUT_WR:关闭连接的写端.
SHUT_RDWR:关闭连接的读写端，相当于调用close


我们可以使用shutdown函数先关闭服务器的写端，然后等待read返回0。shutdown函数会向客户端发送FIN，客户端read返回0，然后客户端调用close，服务器的read返回0，再调用close
具体流程如下：
server    client
send
shutdown  
          recv返回0
          close
recv返回0
close

服务器端在send调用后新增代码：

1.     int ret = shutdown(conn, SHUT_WR);
   
2.     printf("shutdown ret %d\n", ret);
   
3. 
   
4.     int readlen;
   
5.     while (1) {
   
6.         readlen = recv(conn, buf, len, 0);
   
7.         if (readlen == 0)
   
8.             break;
   
9.     }

运行：
# ./server
recv connect ip=127.0.0.1 port=33385
writelen = 10485760
close

# ./client.sh
abc
10485760
客户端收到了完整的数据。

到目前为止，这个问题被完美解决了吗？没有。试想如果遇到恶意的客户端，故意不close，那么服务器的recv永远不会返回0，连接永远不会被关闭。解决的方法也很简单，增加超时退出机制。recv的阻塞超时怎么设置？使用setsockopt函数，这个在这里就不啰嗦了。

本文中的代码可以在这里下载。