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

int main(void)
{
    int listenfd;
    if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
        ERR_EXIT("socket error");

    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    int on = 1;
    if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
        ERR_EXIT("setsockopt error");

    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
        ERR_EXIT("bind error");

    if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
        ERR_EXIT("listen error");

    int len = 10*1024*1024;
    char *buf = malloc(len);
    if (buf == NULL)
        ERR_EXIT("malloc error");
    while (1) {
        int conn;
        struct sockaddr_in peeraddr;
        socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
        if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
            ERR_EXIT("accept error");
        printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));

        sleep(5);
        int writelen;
        writelen = send(conn, buf, len, 0);
        printf("writelen = %d\n", writelen);
        close(conn);
        printf("close\n");
    }
    close(listenfd);

    return 0;
}

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。

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：

    int ret = shutdown(conn, SHUT_WR);
    printf("shutdown ret %d\n", ret);

    int readlen;
    while (1) {
        readlen = recv(conn, buf, len, 0);
        if (readlen == 0)
            break;
    }

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下载。