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recv, recvfrom, recvmsg - 소켓에서 메시지 받기

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                 struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

recv(), recvfrom(), recvmsg() 호출을 이용해 소켓에서 메시지를 받는다. 무연결 소켓과 연결 지향 소켓 모두에서 데이터를 받을 수 있다. 이 페이지에서는 먼저 세 가지 시스템 호출의 공통 기능을 기술한 다음 호출들 간의 차이점을 기술한다.

recv()와 read(2)의 유일한 차이는 flags의 존재 여부다. flags 인자가 0이면 recv()는 일반적으로 read(2)와 동등하다. (하지만 NOTES 참고.) 또한 다음 호출은

recv(sockfd, buf, len, flags);

다음과 동등하다.

recvfrom(sockfd, buf, len, flags, NULL, NULL);

세 호출 모두 성공 완료 시 메시지 길이를 반환한다. 메시지가 너무 길어서 제공 버퍼에 들어가지 않는 경우 메시지를 받는 소켓의 종류에 따라선 넘치는 바이트들을 버릴 수도 있다.

수신 호출들은 소켓에 메시지가 없으면 메시지가 도착하기를 기다린다. 단 소켓이 논블로킹이면 (fcntl(2) 참고) -1 값을 반환하고 외부 변수 errno를 EAGAIN이나 EWOULDBLOCK으로 설정한다. 수신 호출들은 보통 요청 받은 양 전체를 수신할 때까지 기다리기보다는 사용 가능한 데이터를 최대 요청 크기만큼 바로 반환한다.

응용에서 select(2), poll(2), epoll(7)을 이용해 소켓에 데이터가 더 도착했는지 알아낼 수 있다.

flags 인자는 다음 값들을 1개 이상 OR 해서 구성한다.

MSG_CMSG_CLOEXEC (recvmsg() 전용, 리눅스 2.6.23부터)

(unix(7)에서 기술하는) SCM_RIGHTS 동작으로 유닉스 도메인 파일 디스크립터를 통해 수신하는 파일 디스크립터에 'exec에서 닫기' 플래그를 설정한다. open(2)의 O_CLOEXEC 플래그와 같은 이유로 이 플래그가 유용하다.

MSG_DONTWAIT (리눅스 2.2부터)

논블로킹 동작을 켠다. 동작이 블록 되려는 경우 호출이 EAGAIN이나 EWOULDBLOCK으로 실패한다. (fcntl(2) F_SETFL 동작을 통해) O_NONBLOCK 플래그를 설정한 경우와 비슷한 동작 방식인데, MSG_DONTWAIT이 호출별 옵션인 반면 O_NONBLOCK은 열린 파일 기술 항목에 대한 설정이어서 (open(2) 참고) 호출 프로세스 내 모든 스레드뿐 아니라 같은 열린 파일 기술 항목을 가리키는 파일 디스크립터를 가진 다른 프로세스에도 영향을 끼치게 된다.

MSG_ERRQUEUE (리눅스 2.2부터)

이 플래그는 소켓 오류 큐에 있는 오류를 받아와야 함을 나타낸다. 보조 메시지로 오류가 전달되며 그 타입은 프로토콜에 따라 다르다. (IPv4에서는 IP_RECVERR.) 사용자가 충분한 크기의 버퍼를 제공해야 한다. 자세한 내용은 cmsg(3)와 ip(7)를 보라. 오류를 유발한 원인 패킷의 페이로드가 msg_iovec을 통해 정상 데이터처럼 전달된다. 오류를 유발한 데이터그램의 원래 목적 주소가 msg_name으로 제공된다.

sock_extended_err 구조체로 오류를 제공한다.

#define SO_EE_ORIGIN_NONE    0
#define SO_EE_ORIGIN_LOCAL   1
#define SO_EE_ORIGIN_ICMP    2
#define SO_EE_ORIGIN_ICMP6   3

struct sock_extended_err
{
    uint32_t ee_errno;   /* 오류 번호 */
    uint8_t  ee_origin;  /* 오류가 어디서 왔는가 */
    uint8_t  ee_type;    /* 타입 */
    uint8_t  ee_code;    /* 코드 */
    uint8_t  ee_pad;     /* 패딩 */
    uint32_t ee_info;    /* 추가 정보 */
    uint32_t ee_data;    /* 기타 데이터 */
    /* 데이터가 더 올 수 있음 */
};

struct sockaddr *SO_EE_OFFENDER(struct sock_extended_err *);

ee_errno는 큐에 있는 오류의 errno 번호를 담는다. err_origin은 오류가 발생한 곳을 나타내는 코드이다. 나머지는 프로토콜별 필드이다. 매크로 SOCK_EE_OFFENDER는 보조 메시지에 대한 포인터를 받아서 오류의 근원이 된 네트워크 객체의 주소에 대한 포인터를 반환한다. 그 주소를 알지 못하면 sockaddr의 sa_family가 AF_UNSPEC을 담으며 sockaddr의 나머지 필드들이 정의돼 있지 않다. 오류를 유발한 패킷의 페이로드는 정상 데이터처럼 전달된다.

로컬 오류인 경우 주소가 전달되지 않는다. (cmsghdr의 cmsg_len 멤버로 확인할 수 있다.) 오류 수신에서는 msghdr에 MSG_ERRQUEUE 플래그가 설정돼 있다. 오류가 전달된 후에는 큐에 있는 다음 오류에 기반해서 미처리 소켓 오류가 재생성되어 다음 소켓 동작으로 전달된다.

MSG_OOB

이 플래그는 정상 데이터 스트림으로는 받게 되지 않을 대역외 데이터 수신을 요청한다. 어떤 프로토콜에서는 긴급 데이터를 정상 데이터 큐 선두에 집어넣으며, 그래서 그런 프로토콜에서는 이 플래그를 사용할 수 없다.

MSG_PEEK

이 플래그는 수신 동작이 수신 큐 처음의 데이터를 반환하되 큐에서 그 데이터를 제거하지 않게 한다. 따라서 이어지는 수신 호출이 같은 데이터를 반환하게 된다.

MSG_TRUNC (리눅스 2.2부터)

로우 (AF_PACKET), 인터넷 데이터그램 (리눅스 2.4.27/2.6.8부터), 넷링크 (리눅스 2.6.22부터), 유닉스 데이터그램 (리눅스 3.4부터) 소켓에서: 패킷 내지 데이터그램의 실제 길이가 전달한 버퍼보다 컸던 경우에도 그 실제 길이를 반환한다.

인터넷 스트림 프로토콜에서의 사용에 대해선 tcp(7) 참고.

MSG_WAITALL (리눅스 2.2부터)

이 플래그는 요청 전체가 충족될 때까지 동작이 블록하기를 요청한다. 하지만 시그널을 잡거나, 오류 내지 연결 끊김이 발생하거나, 다음 수신 데이터가 다른 타입인 경우에는 여전히 요청보다 적은 데이터를 반환할 수 있다. 데이터그램 소켓에는 이 플래그가 효과가 없다.

recvfrom()은 수신한 메시지를 버퍼 buf에 집어넣는다. 버퍼의 크기를 호출자가 len에 지정해야 한다.

src_addr이 NULL이 아니며 기반 프로로콜에서 메시지의 출발 주소를 제공하는 경우 그 출발 주소를 src_addr이 가리키는 버퍼에 집어넣는다. 이 경우에 addrlen은 값이자 결과인 인자이다. 호출 전에는 src_addr에 연계된 버퍼의 크기로 초기화 해야 한다. 그리고 반환 시 출발 주소의 실제 크기를 담도록 addrlen이 갱신된다. 제공 버퍼가 너무 작으면 반환 주소가 잘리는데, 이 경우 addrlen이 호출에 줬던 것보다 큰 값을 반환하게 된다.

호출자가 출발 주소에 관심이 없으면 src_addr과 addrlen을 NULL로 지정해야 한다.

recv() 호출은 보통 연결 상태인 (connect(2) 참고) 소켓에서만 쓴다. 다음 호출과 동등하다.

recvfrom(fd, buf, len, flags, NULL, 0);

recvmsg() 호출에서는 msghdr 구조체를 사용해 직접 제공하는 인자들의 수를 줄인다. 이 구조체는 <sys/socket.h>에 다음과 같이 정의되어 있다.

struct iovec {                    /* 스캐터/개더 배열 항목 */
    void  *iov_base;              /* 시작 주소 */
    size_t iov_len;               /* 이동할 바이트 수 */
};

struct msghdr {
    void         *msg_name;       /* 주소, 선택적 */
    socklen_t     msg_namelen;    /* 주소 크기 */
    struct iovec *msg_iov;        /* 스캐터/개더 배열 */
    size_t        msg_iovlen;     /* msg_iov의 항목 개수 */
    void         *msg_control;    /* 보조 데이터, 아래 참고 */
    size_t        msg_controllen; /* 보조 데이터 버퍼 길이 */
    int           msg_flags;      /* 수신 메시지에 대한 플래그 */
};

msg_name 필드는 호출자 할당 버퍼를 가리키며 소켓이 연결돼 있지 않은 경우 출발 주소를 반환하는 데 이 버퍼를 쓴다. 호출 전에 호출자가 msg_namelen에 버퍼 크기를 설정해야 하며 성공 호출 반환 시 msg_namelen이 반환 주소의 길이를 담게 된다. 응용에서 출발 주소를 알 필요가 없으면 msg_name을 NULL로 지정하면 된다.

msg_iov 및 msg_iovlen 필드는 readv(2)에서처럼 스캐터-개더 위치들을 기술한다.

msg_control 필드는 여타 프로토콜 제어 관련 메시지나 여러 보조 데이터를 위한 msg_controllen 길이의 버퍼를 가리킨다. recvmsg() 호출 시 msg_controllen이 msg_control의 가용 버퍼 길이를 담고 있어야 한다. 성공 호출 반환 시 제어 메시지 열의 길이를 담게 된다.

메시지는 다음 형태이다.

struct cmsghdr {
    size_t cmsg_len;    /* 데이터 바이트 개수. 헤더 포함.
                           (POSIX에서는 타입이 socklen_t) */
    int    cmsg_level;  /* 기원 프로토콜 */
    int    cmsg_type;   /* 프로토콜별 타입 */
/* 이어서:
    unsigned char cmsg_data[]; */
};

보조 데이터는 cmsg(3)에 정의된 매크로를 통해서만 접근해야 한다.

예를 들어 리눅스에서는 이 보조 데이터 메커니즘을 이용해 확장 오류나 IP 옵션을, 그리고 유닉스 도메인 소켓 상으로 파일 디스크립터를 전달한다.

recvmsg() 반환 시 msghdr의 msg_flags 필드가 설정된다. 여러 플래그가 담길 수 있다.

MSG_EOR

레코드 끝(end-of-record)을 나타낸다. 반환 데이터가 레코드를 끝마친다. (일반적으로 SOCK_SEQPACKET 타입 소켓에서 사용)

MSG_TRUNC

데이터그램이 제공 버퍼보다 커서 데이터그램 끝 부분을 버렸음을 나타낸다.

MSG_CTRUNC

보조 데이터 버퍼에 공간이 부족해서 일부 제어 데이터를 버렸음을 나타낸다.

MSG_OOB

긴급 내지 대역외 데이터를 수신했음을 나타낸다.

MSG_ERRQUEUE

데이터를 수신하지 않고 소켓 오류 큐에서 확장 오류를 받아 왔음을 나타낸다.

이 호출들은 받은 바이트 수를 반환한다. 또는 오류 발생 시 -1을 반환한다. 오류 시에 오류를 나타내도록 errno를 설정한다.

스트림 소켓 상대가 질서 있는 닫기를 수행했을 때에는 반환 값이 0이 된다. (전통적인 "파일 끝" 반환 값이다.)

여러 (가령 유닉스 및 인터넷) 도메인의 데이터그램 소켓에서는 길이 0인 데이터그램을 허용한다. 그런 데이터그램을 받았을 때 반환 값은 0이다.

스트림 소켓에서 수신 요청한 바이트 수가 0인 경우에도 0 값을 반환할 수 있다.

소켓 계층에서 생성하는 몇 가지 표준 오류가 있다. 추가로 하위 프로토콜 모듈에서 다른 오류를 생성하여 반환할 수도 있다. 프로토콜별 매뉴얼 페이지를 참고하라.

EAGAIN 또는 EWOULDBLOCK

소켓이 논블로킹으로 표시돼 있는데 수신 동작이 블록 되려 했거나, 수신 타임아웃이 설정돼 있는데 데이터 수신 전에 타임아웃이 만료됐다. POSIX.1에서는 이 경우에 어느 쪽 오류도 반환할 수 있다고 허용한다. 따라서 이식성이 있어야 하는 응용에서는 두 가능성을 모두 확인해야 한다.

EBADF

인자 sockfd가 유효하지 않은 파일 디스크립터이다.

ECONNREFUSED

원격 호스트가 네트워크 연결 허용을 거부했다. (보통은 요청한 서비스가 동작 중이지 않기 때문이다.)

EFAULT

수신 버퍼 포인터(들)이 프로세스의 주소 공간 밖을 가리키고 있다.

EINTR

사용 가능한 데이터가 있기 전에 시그널 전달에 의해 수신이 중단되었다. signal(7) 참고.

EINVAL

유효하지 않은 인자를 전달했다.

ENOMEM

recvmsg()를 위한 메모리를 할당할 수 없다.

ENOTCONN

소켓이 연결 지향 프로토콜에 연계돼 있는데 연결이 되지 않았다. (connect(2) 및 accept(2) 참고.)

ENOTSOCK

파일 디스크립터 sockfd가 소켓을 가리키고 있지 않다.

POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, 4.4BSD (4.2BSD에서 이 인터페이스들이 처음 등장).

POSIX.1에서는 MSG_OOB, MSG_PEEK, MSG_WAITALL 플래그만 기술한다.

길이가 0인 데이터그램이 대기 중인 경우 read(2)와 flags 인자 0인 recv()의 동작이 다르다. 이 경우에 read(2)는 효력이 없지만 (데이터그램이 대기 중으로 남는다) recv()는 대기 중인 데이터그램을 소모한다.

socklen_t 타입은 POSIX에서 고안한 것이다. accept(2)도 참고.

POSIX.1에 따르면 msghdr 구조체의 msg_controllen 필드가 socklen_t 타입이어야 하지만 glibc에서는 현재 size_t 타입으로 하고 있다.

호출 한 번에 여러 데이터그램을 수신할 수 있는 리눅스 전용 시스템 호출에 대한 내용은 recvmmsg(2)를 보라.

getaddrinfo(3)에서 recvfrom() 사용례를 볼 수 있다.

fcntl(2), getsockopt(2), read(2), recvmmsg(2), select(2), shutdown(2), socket(2), cmsg(3), sockatmark(3), ip(7), ipv6(7), socket(7), tcp(7), udp(7), unix(7)

2017-09-15