Sockets socket Receive如何在较低级别（例如socket.recv（1024））工作？

我读过很多类似的堆栈溢出问题，但我认为这些答案都不能满足我的好奇心。我有一个下面的例子，我想得到一些澄清

假设客户端在socket.recv（1024）上阻塞：

另外，假设我有一个服务器向客户机发送600字节。让我们假设这600字节被分成4个小数据包（每个150字节），并通过网络发送。现在假设数据包到达客户端的时间不同，相差0.0001秒（例如，一个数据包到达下午12.00.0001pm，另一个数据包到达下午12.00.0002pm，依此类推）

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socket.recv（1024）如何决定何时将执行返回到程序并允许print（）函数执行？它是否在收到第一个150字节的数据包后立即返回执行？或者它会等待任意的时间量（例如1秒，到那时所有数据包都已经到达）？如果是，这“任意时间”是多长？谁来决定呢？

只要至少有一个字节要返回给调用方，TCP连接上的正常阻塞接收就会返回。如果调用者想要接收更多字节，他们可以简单地再次调用receive函数。

这取决于很多因素，包括操作系统和网络接口的速度。对于100千兆接口，100us是“永远的”，但对于10 mbit接口，您甚至不能以如此快的速度传输数据包。所以我不会太注意你指定的确切时间

早在TCP被设计的那一天，网络速度很慢，CPU很弱。在TCP报头中的标志中有一个“推送”标志，表示应立即将有效负载交付给应用程序。所以如果我们跳进Waybak 机器的答案可能是类似的，这取决于包中是否设置了PSH标志。但是，通常没有用户空间API来控制是否设置标志。通常会发生的情况是，对于被分成多个数据包的单个写入，最终的数据包将设置PSH标志。因此，对于缓慢的网络和脆弱的CPU来说，答案可能是，如果是单次写入，应用程序可能会收到600字节。然后，您可能会认为使用四次单独的写入将导致四次150字节的单独读取，但在引入Nagle算法后，第二次到第四次写入的数据可能会在一个数据包中发送，除非使用TCP_NODELAY套接字选项禁用Nagle算法，因为Nagle的算法将在发送任何小于完整帧的内容之前等待第一个数据包的ACK

如果我们从Waybak机器之旅回到现代，100千兆接口和24个核心机器很常见，那么我们的问题就大不相同了，您将很难找到Linux内核中设置的PSH标志的显式检查。推动接收端设计的是，网络速度越来越快，而数据包大小/MTU在很大程度上是固定的，CPU速度是平坦的，但核心却非常丰富。减少每个数据包的开销（包括硬件中断）并在多个核心之间高效地分发数据包是必要的。同时，必须尽快将数据从100+千兆消防软管传输到应用程序。在这样一个nic上，100微秒的数据是一个相当大的数据量，可以毫无理由地保存

我认为有这么多形式的问题“接收到底做了什么？”的原因之一是很难理解什么是完全异步的过程，其中，发送端有一个更熟悉的控制流，可以更容易地将数据包流跟踪到NIC，并且我们可以完全控制数据包何时发送。在接收端，数据包只在它们想要的时候到达

假设TCP连接已建立且空闲，没有丢失或未确认的数据，读卡器在recv上被阻止，读卡器正在运行Linux内核的新版本。然后一个写入程序将150字节写入套接字，150字节在一个数据包中传输。到达NIC时，数据包将由DMA复制到环形缓冲区中，如果中断被启用，它将引发硬件中断，让驱动程序知道环形缓冲区中有新数据。希望在尽可能少的周期内从硬件中断返回的驱动程序禁用硬件中断，必要时启动软IRQ轮询循环，并从中断返回。来自NIC的传入数据现在将在轮询循环中处理，直到不再有数据要从NIC读取，此时它将重新启用硬件中断。此设计的一般目的是降低高速NIC的硬件中断率

现在这里是事情变得有点奇怪的地方，特别是如果您一直在看OSI模型的干净的图表，其中更高级别的堆栈可以干净地放在彼此的顶部。哦，不，我的朋友，现实世界远比这复杂。例如，您可能一直认为是简单的第2层设备的NIC知道如何将数据包从相同的TCP流定向到相同的CPU/环形缓冲区。它还知道如何将相邻的TCP数据包合并成更大的数据包（尽管Linux不使用此功能，而是在软件中完成）。如果你曾经看过一个网络捕获，看到了一个巨大的帧，然后抓挠了你的头，因为你确实认为MTU是1500，这是因为这个处理处于如此低的水平，它发生在netfilter能够得到数据包之前。这种数据包合并是称为接收卸载的功能的一部分，在pa中也是如此

socket.recv(1024)
print("Received")