7.1 基于TCP的半关闭

为何需要半关闭

考虑以下情况：

客户端连接服务器后服务器向客户端发送文件，服务器发送完文件后断开与客户端的连接。但是仍需要接收客户端返回的状态信息（用Thanks表示）。
通过EOF 表示文件传输完成。而EOF只在断开输出流时才会向对方主机传输。

单方面断开连接的问题

使用close（） 或 closesocket（）断开连接后输入缓冲中的数据会被清除，并且无法调用输入相关的函数。也无法调用输出相关函数，但是输出缓冲中的数据仍会发送。
在上面的示例中，使用close（）关闭后无法接收客户端的返回信息。

套接字和流

[!quote]
两台主机通过套接字建立 连接 后进入可交换数据的状态，又称为“流形成的状态”。

将数据看作是水。建立连接 的套接字的输入（输出）缓冲 和 对端的输出（输入）缓冲之间构成一条单向流通的管道。数据从己方的输出流向对端的输入。缓冲相当于是蓄水池，用于存储数据。

既然是基于TCP，TCP又代表了连接。那么连接的套接字形成的“流”还具有以下特点：

• 流出的水流一定能到达对端：发送的数据不会丢失
• 前面流出的水流一定比后面流出的水流先到：数据按发送顺序接收，不会乱序

针对优雅断开的shutdown函数

     #include <sys/socket.h>

     int shutdown(int sockfd, int how);

参数	含义	说明
sockfd	需要断开的套接字文件描述符
how	指定断开的流	SHUT_RD：断开输入流 SHTU_WR：断开输出流 SHUT_RDWR：断开输入、输出流

断开相当于封闭管道的入口、出口，对于输入蓄水池还会排除蓄水池里的水（清空缓冲）

关于EOF 与 TCP断开连接过程

[!quote]
断开输出流时向对方主机传输EOF

TCP 断开连接的过程中并没有传输任何数据，那么EOF是如何发送的？
chatgpt：
EOF 是通过TCP 报文段中的FIN flag 实现的，在收到FIN 后内核会在接收该消息的socket 的输入缓冲写入EOF，使用recv（）/read（）读取输入缓冲，读取到EOF后返回0.
socket 输入缓冲中的EOF 表示缓冲不再接收数据并且缓冲中的所有数据已经被读取。

收到FIN（读取到EOF）后关闭输入流；发送FIN 关闭输出流

关于为什么Client 关闭了输入缓冲后仍可接收ACK，关闭了输出缓冲后仍可发送ACK：
ACK、FIN 属于TCP控制报文，由内核协议控制发送。输入流、输出流影响的是应用层数据。

基于半关闭的文件传输程序

服务端

1. 准备要发送的文件
2. 读取文件内容
3. accept 连接
4. 发送文件数据
5. 关闭输出流
6. 接收到回复后关闭socket

实现：

    FILE *fp = NULL;  
    fp = fopen("1.txt", "rb");  
    if(!fp)  
    {  
        perror("fopen() error\n");  
        exit(-1);  
    }
    //bind(), listen(), accept() 
	while(1)  
    {  
        read_cnt = fread((void*)message, 1, 2, fp);  
        if(read_cnt < 2)  
        {  
            write(client_fd, message, read_cnt);  
            break;  
        }  
        write(client_fd, message, 2);  
    }  
  
    shutdown(client_fd, SHUT_WR);  
    printf("shutdown\n");  
    read_cnt = read(client_fd, message, BUF_SIZE - 1);  
    message[read_cnt] = 0;  
    printf("Message from client: %s\n", message);  
  
    fclose(fp);  
    close(client_fd);  
    close(sock);

行号	功能	说明
1-7	打开文件	如果打开出错，那么fopen 返回的指针为NULL。通过perror（）获取出错的具体原因
9-18	读取文件数据到message，然后发送	用2当作读取的最大字节数。如果剩余数据量小于2，则取实际内容大小，否则就是大于等于最大字节数，直接读取最大字节数
20	关闭输出流
22	读取输入流

效果：

 ming@ubuntu:/media/sf_share/Network/build/Server$ ./Network 192.168.56.101 10086
shutdown
Message from client: Thank you

关闭输出流后仍能收到来自client 的消息

客户端

实现：

    int read_cnt = 0;
    FILE *fp = fopen("receive.txt", "wb");
    if(!fp)
    {
        printf("fopen() error");
        exit(-1);
    }

    if(connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
        unix_error("connect() error");
    printf("connected\n");
    while( (read_cnt = read(sock, message, 1)) != 0 )
    {
        //message[read_cnt] = 0;
        //printf("data:%s\n", message);
        fwrite((void*)message, 1, read_cnt, fp);
    }

    puts("Received file data");
    write(sock, "Thank you", 10);
    fclose(fp);
    close(sock);

效果：

ming@ubuntu:/media/sf_share/Network/build$ ./Network 192.168.56.101 10086
connected
Received file data
ming@ubuntu:/media/sf_share/Network/build$ cat receive.txt
hello world!

成功接收来自服务端的文件