从不同线程在同一个套接字上发送和接收不起作用

Posted 2023-03-14

【中文标题】从不同线程在同一个套接字上发送和接收不起作用

【英文标题】：send and recv on same socket from different threads not working

【发布时间】：2013-02-28 17:30:49

【问题描述】：

我读到它应该对不同线程同时进行是安全的，但是我的程序有一些奇怪的行为，我不知道出了什么问题。

我有并发线程与客户端套接字通信

发送到套接字的人 一个选择然后从同一个套接字接收

由于我还在发送，客户端已经收到数据并关闭了套接字。 同时，我正在对该套接字进行选择和接收，它返回 0（因为它已关闭）所以我关闭了这个套接字。但是，发送还没有返回......由于我在这个套接字上调用 close，发送调用失败并出现 EBADF。

我知道客户端已经正确接收到数据，因为我在关闭套接字后输出它并且它是正确的。但是，就我而言，我的 send 调用仍然返回错误 (EBADF)，所以我想修复它以使其不会失败。

这并不总是发生。它可能发生在 40% 的时间里。我不在任何地方使用睡眠。我应该在发送或接收之间有暂停吗？

这里有一些代码：

发送：

while(true)

    // keep sending until send returns 0
    n = send(_sfd, bytesPtr, sentSize, 0);

    if (n == 0)
    
        break;
    
    else if(n<0)
    
        cerr << "ERROR: send returned an error "<<errno<< endl; // this case is triggered
        return n;
    

    sentSize -= n;
    bytesPtr += n;

接收：

 while(true)

    memset(bufferPointer,0,sizeLeft);
    n = recv(_sfd,bufferPointer,sizeLeft, 0);
    if (debug) cerr << "Receiving..."<<sizeLeft<<endl;
    if(n == 0)
    
        cerr << "Connection closed"<<endl; // this case is triggered
        return n;
    
    else if (n < 0)
    
        cerr << "ERROR reading from socket"<<endl;
        return n;
    
     bufferPointer += n;
     sizeLeft -= n;
     if(sizeLeft <= 0) break;

在客户端，我使用相同的接收代码，然后在套接字上调用 close()。 然后在我这边，我从接收呼叫中得到 0 并在套接字上调用 close() 然后我的发送失败。还没完结？！但是我的客户已经得到了数据！

【问题讨论】：

请添加一些代码。可能存在与您怀疑无关的错误。

谢谢，我会添加代码

总是可以给套接字一个引用计数。

@CaptainObvlious 你什么意思？保留参考如何防止错误？我认为同时发送和接收可以吗？

【参考方案1】：

我必须承认，我很惊讶你经常看到这个问题，但是当你处理线程时，它总是有可能发生的。当您调用send() 时，您最终会进入内核将数据附加到那里的套接字缓冲区，因此很可能会有上下文切换，可能会切换到系统中的另一个进程。与此同时，内核可能已经相当快地缓冲和传输了数据包。我猜您正在本地网络上进行测试，因此另一端接收数据并关闭连接并很快将适当的 FIN 发送回您的端。这一切都可能在发送机器仍在运行其他线程或进程时发生，因为本地以太网网络上的延迟非常低。

现在 FIN 到达 - 您的接收线程最近没有做太多事情，因为它一直在等待输入。因此，许多调度系统将大大提高其优先级，并且很有可能接下来会运行它（您没有指定您正在使用的操作系统，但至少在 Linux 上可能会发生这种情况）。该线程由于其零读取而关闭套接字。在此之后不久，发送线程将被重新唤醒，但大概内核注意到套接字在从阻塞的send()返回并返回EBADF之前已关闭。

现在这只是对确切原因的猜测 - 其中很大程度上取决于您的平台。但是您可以看到这是如何发生的。

最简单的解决方案可能是在发送线程中也使用poll()，但要等待套接字变为可写而不是读就绪。显然，您还需要等到有任何缓冲数据要发送 - 您如何做到这一点取决于哪个线程缓冲数据。 poll() 调用将让您通过使用POLLHUP 标记连接来检测连接何时关闭，您可以在尝试使用send() 之前检测到它。

作为一般规则，在您确定发送缓冲区已完全刷新之前，您不应关闭套接字 - 您只能在 send() 调用返回并指示所有剩余数据后才能确定这一点出去了。我过去通过在读取为零时检查发送缓冲区来处理这个问题，如果它不为空，我设置一个“关闭”标志。在您的情况下，一旦所有内容都被刷新，发送线程将使用它作为关闭的提示。这很重要，因为如果远程端与shutdown() 进行半关闭，那么即使它可能仍在读取，您也会得到零读取。但是，您可能不在乎半关闭，在这种情况下，您的上述策略是可以的。

最后，我个人会避免发送和接收线程的麻烦，只使用一个线程来处理这两者 - 这或多或少是select() 和poll() 的重点，允许单个执行线程处理使用一个或多个文件句柄，而不必担心执行会阻塞和饿死其他连接的操作。

【讨论】：

感谢您的回答。您描述的问题似乎很有可能，但我认为我没有遇到它，因为它似乎需要非常具体的情况，而且我得到的错误经常发生。另外，我需要使用多个线程，因为它是学校的作业规范。结束标志的评论听起来很有用，如果是为了工作，我会补充一点，但这只是为了标记哈哈。

@cartroo - 当 recv 是阻塞调用时，如何在同一个套接字和同一个线程上接收和发送？ poll() 和 select() 听起来像是完全用于多个套接字的。

@JoeManiaci send() 和 recv() 都不一定是阻塞操作。首先，它们仅在无法取得任何进展时才会阻塞，否则它们会返回部分成功 - select() 和 poll() 的重点是检测何时可能成功（即它们不会阻塞）。其次，您可以使用O_NONBLOCK 选项使套接字变为非阻塞。第三，select() 和poll() 可以在单个套接字上正常工作——它们让您可以在尽可能多的描述符上等待多个事件，甚至是一个。它们被设计为可扩展到多个，但这并不会阻止您将它们与一个一起使用。

但是澄清一下，如果您使用的是select() 或poll()，那么原则上您不需要O_NONBLOCK。如果您小心，这些呼叫将向您保证，您可以根据您收到的事件对send() 或recv() 进行一次呼叫，并且不会阻塞。大多数人仍然使用O_NONBLOCK，以防万一他们在某个地方犯了一个小错误，或者为了能够循环send() / recv() 以一次性提取所有数据，即使缓冲区大小固定。但这是实施者的选择。

【参考方案2】：

发现问题。这是我的循环。请注意，这是一个无限循环。当我没有剩余要发送时，我的 sentSize 为 0，但我仍会循环尝试发送更多。此时，另一个线程已经关闭了这个线程，所以我的 0 字节发送调用返回错误。

我通过将循环更改为在 sentSize 为 0 时停止循环来修复它，它解决了问题！

【讨论】：

嘿，我现在自己才发现。那会教我在深夜睡觉前回答问题！我在回答中谈到的问题仍然有效，但正如我所说，您不会期望经常看到它们。