《Linux高性能服务器编程》——3.8 带外数据

简介: 本节书摘来自华章计算机《Linux高性能服务器编程》一书中的第3章,第3.8节,作者 游双,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

3.8 带外数据

有些传输层协议具有带外(Out Of Band,OOB)数据的概念,用于迅速通告对方本端发生的重要事件。因此,带外数据比普通数据(也称为带内数据)有更高的优先级,它应该总是立即被发送,而不论发送缓冲区中是否有排队等待发送的普通数据。带外数据的传输可以使用一条独立的传输层连接,也可以映射到传输普通数据的连接中。实际应用中,带外数据的使用很少见,已知的仅有telnet、ftp等远程非活跃程序。

UDP没有实现带外数据传输,TCP也没有真正的带外数据。不过TCP利用其头部中的紧急指针标志和紧急指针两个字段,给应用程序提供了一种紧急方式。TCP的紧急方式利用传输普通数据的连接来传输紧急数据。这种紧急数据的含义和带外数据类似,因此后文也将TCP紧急数据称为带外数据。

我们先来介绍TCP发送带外数据的过程。假设一个进程已经往某个TCP连接的发送缓冲区中写入了N字节的普通数据,并等待其发送。在数据被发送前,该进程又向这个连接写入了3字节的带外数据“abc”。此时,待发送的TCP报文段的头部将被设置URG标志,并且紧急指针被设置为指向最后一个带外数据的下一字节(进一步减去当前TCP报文段的序号值得到其头部中的紧急偏移值),如图3-10所示。

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由图3-10可见,发送端一次发送的多字节的带外数据中只有最后一字节被当作带外数据(字母c),而其他数据(字母a和b)被当成了普通数据。如果TCP模块以多个TCP报文段来发送图3-10所示TCP发送缓冲区中的内容,则每个TCP报文段都将设置URG标志,并且它们的紧急指针指向同一个位置(数据流中带外数据的下一个位置),但只有一个TCP报文段真正携带带外数据。

现在考虑TCP接收带外数据的过程。TCP接收端只有在接收到紧急指针标志时才检查紧急指针,然后根据紧急指针所指的位置确定带外数据的位置,并将它读入一个特殊的缓存中。这个缓存只有1字节,称为带外缓存。如果上层应用程序没有及时将带外数据从带外缓存中读出,则后续的带外数据(如果有的话)将覆盖它。

前面讨论的带外数据的接收过程是TCP模块接收带外数据的默认方式。如果我们给TCP连接设置了SO_OOBINLINE选项,则带外数据将和普通数据一样被TCP模块存放在TCP接收缓冲区中。此时应用程序需要像读取普通数据一样来读取带外数据。那么这种情况下如何区分带外数据和普通数据呢?显然,紧急指针可以用来指出带外数据的位置,socket编程接口也提供了系统调用来识别带外数据(见第5章)。

至此,我们讨论了TCP模块发送和接收带外数据的过程。至于内核如何通知应用程序带外数据的到来,以及应用程序如何发送和接收带外数据,将在后续章节讨论。

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