面试题：C语言实现简单的网络带宽控制思路

Question

在Linux环境下，使用C语言进行网络编程，简述实现简单带宽控制的基本思路。比如，你如何限制一个网络发送函数每秒最多发送一定字节的数据量？

Answer 1

1. 记录时间和字节数：

   • 定义变量记录上一次发送数据的时间戳（例如使用struct timeval获取精确时间），以及已发送的字节总数。
   • struct timeval last_send_time;
   • ssize_t total_sent_bytes = 0;

2. 计算时间间隔：

   • 在每次调用发送函数前，获取当前时间，计算距离上一次发送数据的时间间隔。
   • struct timeval current_time;
   • gettimeofday(&current_time, NULL);
   • long elapsed_time = (current_time.tv_sec - last_send_time.tv_sec) * 1000000 + (current_time.tv_usec - last_send_time.tv_usec);

3. 根据带宽限制判断：

   • 假设设定的带宽为max_bytes_per_second，根据时间间隔计算在这段时间内允许发送的最大字节数allowed_bytes。
   • double allowed_bytes = (double)max_bytes_per_second * elapsed_time / 1000000;
   • 如果已发送的字节数加上本次要发送的字节数bytes_to_send超过了allowed_bytes，则等待。
   • 等待的方式可以是使用select或usleep函数。例如，计算需要等待的时间（微秒）：
   • long wait_usec = (total_sent_bytes + bytes_to_send - allowed_bytes) * 1000000 / max_bytes_per_second;
   • usleep(wait_usec);

4. 更新时间和字节数：

   • 发送数据后，更新上次发送时间为当前时间，更新已发送字节总数。
   • last_send_time = current_time;
   • total_sent_bytes += bytes_sent;（bytes_sent为实际发送的字节数）

5. 发送函数选择：

   • 使用send或sendto函数进行网络数据发送，根据具体是TCP还是UDP选择合适的函数。例如，对于TCP：
   • ssize_t bytes_sent = send(sockfd, buffer, len, 0);
   • 对于UDP：
   • ssize_t bytes_sent = sendto(sockfd, buffer, len, 0, (struct sockaddr *)&dest_addr, addrlen);