Socket发送并发保证

Question

如果我在两个进程（或两个线程）之间共享一个套接字，并且在这两个进程中我尝试发送阻塞的大消息（大于下划线协议缓冲区），是否保证两个消息都将是按顺序发送？或者消息可以在内核中交错？

我主要对TCP over IP行为感兴趣，但知道它是否因套接字协议而异，这将会很有趣。

Answer 1

你问的是，如果你write()消息A，那么B在同一个套接字上，A是否保证在B之前到达？对于SOCK_STREAM（例如TCP）和SOCK_SEQPACKET（几乎从未使用过）套接字，答案是不合格的是。对于因特网上的SOCK_DGRAM（即UDP分组），答案是否定的：分组可以由网络重新排序。在单个主机上，unix域数据报套接字（在我知道的所有系统上）都会保留排序，但我不相信任何标准都能保证，我确信有边缘情况。

或等待：也许您在问这两个进程写的消息是否不会混合？是：单个系统调用（write / writev / sendto / sendmsg）始终以原子方式将其内容放入文件描述符中。但很明显，如果你或你的图书馆将这些写入分成多个电话，你将失去这种保证。

Answer 2

对于UDP，如果两个线程同时写入套接字句柄，则两个消息将作为单独的数据报发送。如果数据包大于MTU，可能会发生IP分段，但结果数据报将被接收器保留并重新正确组装。换句话说，除了与UDP相关的正常问题（数据报重新排序，数据包丢失等等）之外，您对UDP是安全的。

对于基于流的TCP，我不知道。你的问题基本上是要求相当于“如果两个线程试图写入同一个文件句柄，文件是否仍然清晰可辨？”我实际上不知道答案。

您可以做的最简单的事情就是使用线程安全锁（mutex）来保护对套接字的发送/写入调用，这样只有线程才能一次写入套接字。

对于TCP，我建议使用专用线程来处理所有套接字io。然后只是发明一种方法，来自worker thrads的消息可以异步排队到套接字线程以便它发送。套接字线程也可以处理recv（）调用，并在远程端终止套接字连接时通知其他线程。

Answer 3

如果您尝试在超出底层缓冲区大小的STREAM套接字上发送大型消息，则几乎可以保证您将获得一个简短的写入 - 写入或发送调用将只写入部分数据（如就像在缓冲区中一样，然后返回写入的数量，让你为剩余数据做另一次写入。

如果你在多个线程或进程中执行此操作，那么每次写入（或发送）将以原子方式将一小部分消息写入发送缓冲区，但后续写入可能以任何顺序发生，结果是发送的大缓冲区将被交错。

另一方面，如果您在DGRAM套接字上发送消息，则整个消息将以原子方式发送（作为单层4数据包，可能会被协议堆栈的较低层碎片化并重新组装），或者您将得到一个错误（EMSGSIZE linux或其他UNIX变种）