TCP/UDP的网络底层实现

1.1Socket的使用背景

当我们在使用微信、玩游戏、收发邮件，以及用web浏览器上网时，底层的实现是TCP/UDP的协议，封装socket实现网络通信功能。

了解了网络通信的底层实现原理，在出现socket突然阻塞、然后又不阻塞、NIO（非阻塞）模式的实现方式以及socket如何传输的情况，才不会一头雾水。

1.2Socket的内部组成

socket内部有一个读缓冲区和写缓冲区。读缓存区和写缓冲区的容量大小有限。

1.3网络通信过程

客户端和服务端的socket双向传递数据。客户端请求socket写入数据，数据对象必须序列化为字节数组，就是socket的缓冲区写入一段字节数组，直到

缓冲区达到上限。缓冲区的字节数组传给网卡硬件，网卡硬件拆分数据为许多的数据包，并通过网线传给链路中的路由器和交换机寻址，目的计算机的

网卡接收到数据后重组排序数据包，然后传递给socket，即端口开启的socket服务的读缓冲区读入这段字节数组，缓冲区达到

上限后，服务器的通信应用服务读取缓存区的字节数组，反序列化成对象。这是socket通信的简单流程。

服务端回复客户端的过程和上述过程相反，但是实现的原理相同。

1.4NIO非阻塞

当socket的写入速度大于读取速度时，写缓冲区达到上限，之后的数据不允许写入缓存区，直到缓存区重新出现空闲空间。TCP协议提供缓冲区放入不允许写入写

缓冲区的数据。UDP协议没有这个机制，所以无目的存放的数据被socket丢弃了。此外，TCP协议提供了动态调整传输速率算法，动态调整读写速度。

NIO非阻塞提供了无论写入速度多快，未满的缓冲区还是会发送数据。所以不会阻塞缓冲区。读缓冲区也是的。

1.5 缓冲区ack

socket缓冲区中的数据发送给网卡后不会马上删除socket缓存区的数据，必须要等网卡回复ack命令后才清空，否则缓冲区会重发数据。