问题:Socket recv() 挂在带有 MSG_WAITALL 的大消息上

我有一个从服务器读取大文件并经常挂在特定机器上的应用程序。在RHEL5.2下成功运行了很长时间。我们最近升级到 RHEL6.1,现在它经常挂起。

我创建了一个重现问题的测试应用程序。在 100 次中它挂起大约 98 次。

#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/param.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/time.h>

int mFD = 0;

void open_socket()
{
  struct addrinfo hints, *res;
  memset(&hints, 0, sizeof(hints));
  hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
  hints.ai_family = AF_INET;

  if (getaddrinfo("localhost", "60000", &hints, &res) != 0)
  {
    fprintf(stderr, "Exit %d\n", __LINE__);
    exit(1);
  }

  mFD = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);

  if (mFD == -1)
  {
    fprintf(stderr, "Exit %d\n", __LINE__);
    exit(1);
  }

  if (connect(mFD, res->ai_addr, res->ai_addrlen) < 0)
  {
    fprintf(stderr, "Exit %d\n", __LINE__);
    exit(1);
  }

  freeaddrinfo(res);
}

void read_message(int size, void* data)
{
  int bytesLeft = size;
  int numRd = 0;

  while (bytesLeft != 0)
  {
    fprintf(stderr, "reading %d bytes\n", bytesLeft);

    /* Replacing MSG_WAITALL with 0 works fine */
    int num = recv(mFD, data, bytesLeft, MSG_WAITALL);

    if (num == 0)
    {
      break;
    }
    else if (num < 0 && errno != EINTR)
    {
      fprintf(stderr, "Exit %d\n", __LINE__);
      exit(1);
    }
    else if (num > 0)
    {
      numRd += num;
      data += num;
      bytesLeft -= num;
      fprintf(stderr, "read %d bytes - remaining = %d\n", num, bytesLeft);
    }
  }

  fprintf(stderr, "read total of %d bytes\n", numRd);
}

int main(int argc, char **argv)
{
  open_socket();

  uint32_t raw_len = atoi(argv[1]);
  char raw[raw_len];

  read_message(raw_len, raw);

  return 0;
}

我的测试中的一些注意事项:

• 如果“localhost”映射到环回地址 127.0.0.1,应用程序会挂起对 recv() 的调用并且永远不会返回。

• 如果“localhost”映射到机器的ip,从而通过以太网接口路由数据包,则应用程序成功完成。

• 当我遇到挂起时,服务器发送“TCP 窗口已满”消息,客户端以“TCP ZeroWindow”消息响应(参见图片和附加的 tcpdump 捕获)。从这一点开始,它永远挂起,服务器发送保持活动状态,客户端发送 ZeroWindow 消息。客户端似乎从未扩展其窗口,从而允许完成传输。

• 在挂起期间,如果我检查“netstat -a”的输出,服务器发送队列中有数据,但客户端接收队列为空。

• 如果我从 recv() 调用中删除 MSG_WAITALL 标志,则应用程序成功完成。

• 只有在一台特定机器上使用环回接口时才会出现挂起问题。我怀疑这可能都与时间依赖性有关。

• 当我减小“文件”的大小时,发生挂起的可能性会降低

可以在此处找到测试应用程序的源代码:

套接字测试源

可以在此处找到来自环回接口的 tcpdump 捕获:

tcpdump 捕获

我通过发出以下命令重现该问题:

>  gcc socket_test.c -o socket_test
>  perl -e 'for (1..6000000){ print "a" }' | nc -l 60000
>  ./socket_test 6000000

这看到 6000000 字节发送到测试应用程序,该应用程序尝试使用对 recv() 的单个调用来读取数据。

我很想听听任何关于我可能做错了什么的建议或任何进一步的调试问题的方法。

解答

MSG_WAITALL_应该_阻塞,直到收到所有数据。来自 recv](http://linux.die.net/man/2/recv)上的[手册页:

此标志请求操作阻塞,直到满足完整请求。

但是,网络堆栈中的缓冲区可能不足以容纳所有内容,这就是服务器上出现错误消息的原因。客户端网络堆栈根本无法容纳那么多数据。

解决方案是增加缓冲区大小(SO_RCVBUF选项到setsockopt),将消息分成更小的部分,或者接收更小的块将其放入您自己的缓冲区中。最后一个是我推荐的。

**编辑:**我在您的代码中看到您已经按照我的建议进行了操作(使用自己的缓冲读取较小的块),因此只需删除MSG_WAITALL标志,它应该可以工作。

哦,当recv返回零时,这意味着另一端已经关闭了连接,你也应该这样做。