面试题：C语言Linux TCP客户端优化问题

处理网络拥塞

代码设计：
- 使用拥塞控制算法：在TCP协议栈中，Linux已经实现了多种拥塞控制算法，如CUBIC、reno等。应用层可以通过setsockopt函数设置TCP拥塞控制算法。
- 调整发送窗口：TCP拥塞控制的核心是动态调整发送窗口大小。发送方根据网络反馈（如ACK包的到达情况）来判断网络是否拥塞，进而调整发送窗口。

代码实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置TCP拥塞控制算法为CUBIC
    const char* cubit = "cubic";
    if (setsockopt(sockfd, IPPROTO_TCP, TCP_CONGESTION, cubit, strlen(cubit)) < 0) {
        perror("setsockopt for TCP_CONGESTION failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 后续连接服务器等代码...

    close(sockfd);
    return 0;
}

处理连接超时

代码设计：
- 设置socket选项：使用setsockopt函数设置SO_SNDTIMEO和SO_RCVTIMEO选项，分别控制发送和接收操作的超时时间。
- 使用select或epoll：在等待连接建立时，可以使用select或epoll机制来设置等待的超时时间。

代码实现：

使用setsockopt设置超时：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    struct timeval timeout;
    timeout.tv_sec = 5; // 设置5秒超时
    timeout.tv_usec = 0;

    if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (const char*)&timeout, sizeof(timeout)) < 0) {
        perror("setsockopt for SO_SNDTIMEO failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (const char*)&timeout, sizeof(timeout)) < 0) {
        perror("setsockopt for SO_RCVTIMEO failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8080);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("connect failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 后续通信代码...

    close(sockfd);
    return 0;
}

使用select设置连接超时：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8080);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    fd_set fds;
    FD_ZERO(&fds);
    FD_SET(sockfd, &fds);

    struct timeval timeout;
    timeout.tv_sec = 5;
    timeout.tv_usec = 0;

    int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    if (ret < 0 && errno == EINPROGRESS) {
        ret = select(sockfd + 1, NULL, &fds, NULL, &timeout);
        if (ret == 1) {
            int so_error;
            socklen_t len = sizeof(so_error);
            if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &so_error, &len) == 0 && so_error == 0) {
                // 连接成功
                // 后续通信代码...
            } else {
                perror("connect error after select");
            }
        } else {
            perror("select timeout");
        }
    } else if (ret < 0) {
        perror("connect failed");
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

处理重连机制

代码设计：
- 记录连接状态：在客户端程序中，需要一个变量来记录当前的连接状态，如是否连接成功。
- 设置重连策略：可以设置固定时间间隔重连，也可以采用指数退避策略，即每次重连的时间间隔逐渐增大。

代码实现：

固定时间间隔重连：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main() {
    int sockfd;
    int connected = 0;
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8080);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    while (!connected) {
        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (sockfd < 0) {
            perror("socket creation failed");
            sleep(5); // 等待5秒后重连
            continue;
        }

        if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == 0) {
            connected = 1;
        } else {
            perror("connect failed");
            close(sockfd);
            sleep(5); // 等待5秒后重连
        }
    }

    // 连接成功后的通信代码...

    close(sockfd);
    return 0;
}

指数退避重连：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main() {
    int sockfd;
    int connected = 0;
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8080);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    int retry_time = 1;
    while (!connected) {
        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (sockfd < 0) {
            perror("socket creation failed");
            sleep(retry_time);
            retry_time *= 2;
            continue;
        }

        if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == 0) {
            connected = 1;
        } else {
            perror("connect failed");
            close(sockfd);
            sleep(retry_time);
            retry_time *= 2;
        }
    }

    // 连接成功后的通信代码...

    close(sockfd);
    return 0;
}

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