Out of band(帶外數據) Back

• 帶外數據: 傳輸層用於發送緊急數據
• 一般使用單獨通道發送帶外數據
• TCP協議沒有真正的帶外數據, 而是用URG標誌的首部表示帶外數據
  • URG為帶外數據標誌位
  • 緊急指針 = 帶外數據位置 + 1 (在不同實現中會有所不同, 參考RFC 793 和 RFC 1122)
• TCP只支持1字節的帶外數據
• TCP協議中帶外數據包含在正常數據中發送

1. Send

• 發送過程:
  • 1. 將單字節帶外數據拷貝到發送緩衝區
  • 1. 設置URG標誌位, 緊急指針指向帶外數據的下一個位置
• 一旦寫帶外數據, TCP協議總是立刻發送該數字段
• 特殊情況:
  • TCP數據段大小不夠, 導致當前數據段無法包含帶外數據
    • 發送不包含帶外數據的URG標誌數據段.
  • 對方接送緩衝區已滿
    • 發送空的URG標誌數據段(數據長度為0)

method

send(sockfd, "A", 1, MSG_OOB);        //'A' is the urgent data
send(sockfd, "ABC", 3, MSG_OOB);    //'C' is the urgent data

2. Receive

• 由於接收緩衝區大小和TCP字段大小限制, 帶外數據到達接收方之前, 接收方可能已經收到多個帶URG標誌的數據段
• 接受URG數據段時, 會確定是否帶有帶外數據

• socket選項SO_OOBINLNIE

  • 設置: 帶外數據保存在正常的數據流中
    • 普通的read()可以讀出, 並且不能設置MSG_OOB標誌, 否則返回錯誤
    • 讀之前應判斷下一字節是否含有帶外數據
    • 新到來的帶外數據不會覆蓋未處理的帶外數據, 但未處理的帶外數據將變成普通數據

  • 未設置: 帶外數據拷貝到帶外數據緩衝區中

    • 只能調用設置了MSG_OOB標誌的recv(), recvfrom或recvmsg()

    • 新到來的帶外數據將會覆蓋未處理的帶外數據

      int sockfd;
      char oobdata;
      //...
      recv(sockfd, &oobdata, 1, MSG_OOB);
      

• 接受緊急數據段時, 通知應用程序的方法:

  • 若設置了socket所有者(fcntl()), 則發送信號SIGURG給所有者
  • 若進程調用select等到socket描述符的異常情況, 則返回且對應的socket設置為異常就緒
    • 無論SO_OOBINLINE是否設置: 若進程還沒讀到帶外數據, 異常就緒條件總是滿足
• 接艘帶外數據可能出現的錯誤:
  • 設置了MSG_OOB標誌的recv()讀取帶外數據時, 對方沒有發送帶外數據. errno = EINVAL
  • 如果進程收到帶外數據通知, 但帶外數據沒有真正到達. errno = EWOULDBLOCK
  • 進程試圖多次讀取同一個帶外數據. errno = EINVAL

• 帶外數據標誌用於標誌正常數據流中帶外數據的位置

  • 可同步正常數據和帶外數據
  • 存儲和修正:
    • socket中有一字段記錄從接受緩衝區開始到帶外數據位置的偏移量
    • 收到帶外數據通知後, 偏移量有效
    • 正常数据讀取後將修改該偏移量

  • 當帶外數據標誌有效時, 正常數據讀取將在帶外數據標誌前停止

    • 如oob mask = 2, read(fd, buf, 5), 則返回值為2

    • 可通過ioctl()檢測讀指針是否到達帶外數據位置

      int sock_at_mark(int fd)    //return 1 for arrival, 0 for non-arrival, -1 for failure
      {
        int flag;
        if(ioctl(fd, SIOCATMARK, &flag) < 0)
            return -1;
        return flag != 0? 1: 0;
      }
      

    • 無論SO_OOBINLINE是否設置, sock_at_mark()總能檢測到讀指針是否到達帶外數據
    • 若SO_OOBINLINE設置: sock_at_mark()返回1時, read()讀取的數據將包含帶外數據
    • 若SO_OOBINLINE未設置: sock_at_mark()返回1時, read()讀取的數據將跳過帶外數據

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