网络通信中的死锁

客户端代码

点击查看代码

import socket
from pathlib import Path

SERVER_ADDRESS = Path("/tmp/uds_socket")
CHUNK_SIZE = 1024

def main():
    # Create Unix Domain Socket in client side
    with socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM) as s:
        s.connect(str(SERVER_ADDRESS))
        s.sendall(b"Hello from client")
        response = b""
        while data := s.recv(CHUNK_SIZE):
            response += data
        print(response.decode())

if __name__ == "__main__":
    main()

服务端代码

点击查看代码

import socket
from pathlib import Path

SERVER_ADDRESS = Path("/tmp/uds_socket")
CHUNK_SIZE = 1024

def main():
    # If the socket file already exists, remove it
    if SERVER_ADDRESS.exists():
        SERVER_ADDRESS.unlink()

    # Create Unix Domain Socket in server side
    with socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM) as s:
        s.bind(str(SERVER_ADDRESS))
        s.listen(16)
        print(f"[*] Listening at {str(SERVER_ADDRESS)}...")

        while True:
            try:
                conn, _ = s.accept()
            except KeyboardInterrupt:
                print("\n[*] Shutting down server...")
                break
            with conn:
                request = b""
                while data := conn.recv(CHUNK_SIZE):
                    request += data

                print(f"[From client]: {request.decode()}")
                conn.sendall(b"Hello from server")
                conn.shutdown(socket.SHUT_WR)

if __name__ == "__main__":
    main()

启动服务端，然后运行客户端就会出现死锁：客户端和服务端都阻塞在recv方法上，具体过程和解决办法分析如下

1. 过程

启动服务端，服务端首先阻塞在accept上
启动客户端，客户端成功连接服务端，服务端从accept返回，然后阻塞在recv方法上
客户端使用sendall发送数据之后也阻塞在recv方法上，至此死锁就发生了！

2. 解决办法

这是经典的死锁发生的必要条件之一：循环等待。
客户端在发送完数据之后应该将自己的状态设置为半关闭状态，然后客户端也会将自己的半关闭状态通知给客户端。
服务端的接收缓冲区为空，因此recv方法会一直阻塞，除非发生以下两种情况之一：

• 客户端发送通知自己是半关闭状态
• 客户端发送通知自己是全关闭状态

服务端收到客户端的半关闭或者全关闭通知之后，会从recv方法中返回，获得一个空字节串，然后结束while循环。
服务端使用sendall方法发送所有数据，然后进入半关闭状态，然后进入全关闭状态。
客户端recv方法收到数据并且知道了服务端处于半关闭或者全关闭状态，就会从recv方法中返回，获得一个空字节串，然后结束while循环。
解决办法：在客户端发送万数据之后，添加一段代码s.shutdown(socket.SHUT_WR)。
在服务端代码中，shutdown方法不是必要的，因为服务端代码在sendall之后，即使没有使用shutdown进入半关闭状态，也会关闭自己的socket，进入全连接状态
但是，如果客户端/服务端确认自己不会再发送数据了，关闭自己的写端进入半关闭状态可以让代码更健壮。

修改后的客户端代码

点击查看代码

import socket
from pathlib import Path

SERVER_ADDRESS = Path("/tmp/uds_socket")
CHUNK_SIZE = 1024

def main():
    # Create Unix Domain Socket in client side
    with socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM) as s:
        s.connect(str(SERVER_ADDRESS))
        s.sendall(b"Hello from client")
        # TODO client.shutdown is very important, otherwise server won't get EOF and keep waiting for data
        # TODO then client and server will be deadlocked!!!
        s.shutdown(socket.SHUT_WR)  
        response = b""
        while data := s.recv(CHUNK_SIZE):
            response += data
        print(response.decode())

if __name__ == "__main__":
    main()

运行结果