RECV(2)

名前
recv, recvfrom, recvmsg - ソケットからメッセージを受け取る

書式
#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);

説明
recv(), recvfrom(), recvmsg() コールは、 ソケットからメッセージを受け取るのに使用される。 これらはコネクションレス型のソケットにも接続指向 (connection-oriened) 型のソケットにも使用できる。 このページでは、まずこれら 3 つのシステムコールすべてに共通の機能について説明し、 システムコール間の違いについて説明する。

The only difference between recv() and read(2) is the presence of flags. With a zero flags argument, recv() is generally equivalent to read(2) (but see NOTES). Also, the following call

    recv(sockfd, buf, len, flags);

は以下と等価である。

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

これらの三つのシステムコールはいずれも、成功した場合にはメッセージの長さを返す。 メッセージが長過ぎて指定されたバッファーに入り切らなかった場合には、 メッセージを受信したソケットの種類によっては余分のバイトが捨てられる かもしれない。

ソケットに受け取るメッセージが存在しなかった場合、 受信用のコールはメッセージが到着するまで待つ。 ただし、ソケットが非停止 (nonblocking) に設定されていた場合 (fcntl(2) を参照) は -1 を返し、外部変数 errno に EAGAIN か EWOULDBLOCK を設定する。 これらの受信用のコールは、受信したデータのサイズが要求したサイズに 達するまで待つのではなく、何らかのデータを受信すると復帰する (受信されるデータの最大サイズは要求したサイズである)。

アプリケーションは select(2), poll(2), epoll(7) を使って、ソケットにさらにデータが到着しているかを判定することができる。

  フラグ引数
flags 引数には、以下の値を 1つ以上、ビット単位の論理和 を取ったものを指定する:

MSG_CMSG_CLOEXEC (recvmsg() のみ; Linux 2.6.23)
    (unix(7) で説明されている) SCM_RIGHTS 操作を使って UNIX ドメインのファイルディスクリプター経由で受信した ファイルディスクリプターについて close-on-exec フラグをセットする。 このフラグは、 open(2) の O_CLOEXEC フラグと同じ理由で有用である。

MSG_DONTWAIT (Linux 2.2 以降)
    Enables nonblocking operation; if the operation would block, the call fails with the error EAGAIN or EWOULDBLOCK. This provides similar behavior to setting the O_NONBLOCK flag (via the fcntl(2) F_SETFL operation), but differs in that MSG_DONTWAIT is a per-call option, whereas O_NONBLOCK is a setting on the open file description (see open(2)), which will affect all threads in the calling process and as well as other processes that hold file descriptors referring to the same open file description.

MSG_ERRQUEUE (Linux 2.2 以降)
    このフラグを指定すると、 キューに入れられたエラーをソケットのエラーキューから取りだせるようになる。 このエラーは補助メッセージに組み込まれて渡され、 この補助メッセージの種別はプロトコルに依存する (IPv4 の場合は IP_RECVERR)。 ユーザーは十分なサイズのバッファーを用意しなければならない。 補助メッセージに関するより詳細な情報は cmsg(3) および ip(7) を参照のこと。 エラーの原因となったオリジナルパケットのペイロードは、 msg_iovec 経由で通常のデータとして渡される。 エラーを起こしたデータグラムのオリジナルの宛先アドレスは、 msg_name 経由で参照できる。

    このエラーは sock_extended_err 構造体で提供される:

        #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;   /* Error number */
            uint8_t  ee_origin;  /* Where the error originated */
            uint8_t  ee_type;    /* Type */
            uint8_t  ee_code;    /* Code */
            uint8_t  ee_pad;     /* Padding */
            uint32_t ee_info;    /* Additional information */
            uint32_t ee_data;    /* Other data */
            /* More data may follow */
        };

        struct sockaddr *SO_EE_OFFENDER(struct sock_extended_err *);

    ee_errno にはキューに入れられたエラーの errno が入っている。 ee_origin にはエラーが発生した場所のオリジンコード (origin code) が入っている。 他のフィールドはプロトコル依存である。 SO_EE_OFFENDER マクロは、この補助的なメッセージを引数に取って、 エラーの発生したネットワークオブジェクトのアドレスへのポインターを返す。 アドレスが不明の場合には、 sockaddr の sa_family メンバーが AF_UNSPEC になっている。 sockaddr の他のフィールドは不定である。 エラーの発生したパケットのペイロードは通常のデータとして渡される。

    ローカルなエラーの場合はアドレスは渡されない (これは cmsghdr の cmsg_len メンバーでチェックできる)。受信エラーの場合は MSG_ERRQUIE フラグが msghdr にセットされる。エラーが渡された後には、キューに入っている次のエラーに基いて、処理待ちのソケットエラーが再生成され、次のソケット操作の際に渡される。

MSG_OOB
    このフラグは、通常のデータストリームでは受信できない 帯域外 (out-of-band) データの受信を要求する。 プロトコルによっては、 通常のデータキューの先頭に速達データを置くものがあるが、 そのようなプロトコルではこのフラグは使用できない。

MSG_PEEK
    このフラグを指定すると、 受信キューの最初のデータを返すとき、キューからデータを削除しない。 したがって、この後でもう一度受信コールを呼び出すと、同じデータが返ることになる。

MSG_TRUNC (Linux 2.2 以降)
    raw ソケット (AF_PACKET)、 Internet datagram ソケット (Linux 2.4.27/2.6.8 以降)、 netlink (Linux 2.6.22 以降) ソケット、 UNIX datagram ソケット (Linux 3.4 以降) の場合、パケットやデータグラムの長さが渡したバッファーよりも長かった場合にも、 パケットやデータグラムの実際の長さを返す。

    Internet ストリームソケットでの利用については tcp(7) を参照。

MSG_WAITALL (Linux 2.2 以降)
    This flag requests that the operation block until the full request is satisfied. However, the call may still return less data than requested if a signal is caught, an error or disconnect occurs, or the next data to be received is of a different type than that returned. This flag has no effect for datagram sockets.

  recvfrom()
recvfrom() は受信したメッセージをバッファー buf に格納する。 呼び出し元はバッファーサイズを len で指定しなければならない。

src_addr が NULL 以外で、下層のプロトコルからメッセージの送信元アドレスが分かる場合、 この送信元アドレスが src_addr が指すバッファーに格納される。 この場合、 addrlen は入出力両用の引数となる。 呼び出し前に、呼び出し元は src_addr に割り当てたバッファーの大きさで初期化しておくべきである。 返ってくる時には、 addrlen は送信元アドレスの実際の大きさに変更される。渡されたバッファーが小さ過ぎる場合には、返されるアドレスの末尾は 切り詰められる。この場合には、 addrlen では、呼び出し時に渡された値よりも大きな値が返される。

呼び出し元が送信元アドレスを必要としない場合は、 src_addr と addrlen には NULL を指定すべきである。

  recv()
recv() コールは通常 接続済みの (connected) ソケットに対してのみ使用される (connect(2) 参照)。次の呼び出しと等価である。

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

  recvmsg()
recvmsg() コールは、直接渡す引数の数を減らすために msghdr 構造体を使用する。この構造体は <sys/socket.h> で以下のように定義されている:

    struct iovec {                    /* Scatter/gather array items */
        void  *iov_base;              /* Starting address */
        size_t iov_len;               /* Number of bytes to transfer */
    };

    struct msghdr {
        void         *msg_name;       /* 追加のアドレス */
        socklen_t     msg_namelen;    /* アドレスのサイズ */
        struct iovec *msg_iov;        /* scatter/gather 配列 */
        size_t        msg_iovlen;     /* msg_iov の要素数 */
        void         *msg_control;    /* 補助データ (後述) */
        size_t        msg_controllen; /* 補助データバッファー長 */
        int           msg_flags;      /* 受信メッセージのフラグ */
    };

フィールド msg_name は、 ソケットが接続されていない場合に送信元アドレスを返すのに使用されるバッファーを指す。 このバッファーは呼び出し元が確保する。 呼び出し元は呼び出し前に msg_namelen にこのバッファーの大きさを設定しなければならない。 呼び出しが成功した場合、呼び出しから返って来た際には msg_namelen には返されるアドレスの長さが入っている。 アプリケーションが送信元アドレスを知る必要がない場合には、 msg_name に NULL を指定することができる。

msg_iov と msg_iovlen フィールドは scatter-gather 用の場所を指定する。 readv(2) に説明がある。

msg_control フィールドは msg_controllen の長さを持ち、他のプロトコル制御メッセージや 種々の補助データのためのバッファーへのポインターである。 recvmsg() を呼ぶ際には、 msg_controllen に msg_control のバッファーの長さを入れておく必要がある。 コールが成功して返った場合、制御メッセージ列の長さが入っている。

メッセージの形式は以下の通り:

    struct cmsghdr {
        size_t cmsg_len;    /* Data byte count, including header
                               (type is socklen_t in POSIX) */
        int    cmsg_level;  /* Originating protocol */
        int    cmsg_type;   /* Protocol-specific type */
    /* followed by
        unsigned char cmsg_data[]; */
    };

補助データは、 cmsg(3) に定義されたマクロ経由でのみアクセスすべきである。

As an example, Linux uses this ancillary data mechanism to pass extended errors, IP options, or file descriptors over UNIX domain sockets. For further information on the use of ancillary data in various socket domains, see unix(7) and ip(7).

msghdr の msg_flags フィールドは recvmsg() からのリターン時に設定される。ここにはいくつかのフラグが入る。

MSG_EOR
    これはレコードの終り (end-of-record) を示し、 返されたデータが完全なレコードであることを示す (一般的には SOCK_SEQPACKET 型のソケットで使用される)。

MSG_TRUNC
    データグラムが与えられたバッファーより大きかったために、 データグラムのはみ出した部分が捨てられたことを示す。

MSG_CTRUNC
    補助データのためのバッファーが不足したために、 制御データの一部が捨てられたことを示す。

MSG_OOB
    速達データや帯域外データを受信したことを示す。

MSG_ERRQUEUE
    データは受信しなかったが ソケットのエラーキューから拡張エラーを受信したことを示す。

返り値
これらのコールは受信したバイト数を返す。 エラーの場合は -1 を返し、 errno にエラーを示す値を設定する。

ストリームソケットの接続相手が正しくシャットダウンを実行した場合は、 返り値は 0 (昔ながらの "end-of-file" の戻り値) となる。

いくつかのドメインのデータグラムソケット (UNIX ドメインやインターネットドメインなど) では、長さ 0 のデータグラムが送信できる。 このようなデータグラムを受信した場合、 返り値は 0 となる。

ストリームソケットに対する受信要求バイト数が 0 だった場合も、 値 0 が返される。

エラー
これらはソケット層で発生する一般的なエラーである。 他のエラーが下層のプロトコルモジュールで生成され、 返されるかもしれない。 それらのマニュアルを参照すること。

EAGAIN または EWOULDBLOCK
    ソケットが非停止 (nonblocking) に設定されていて 受信操作が停止するような状況になったか、 受信に時間切れ (timeout) が設定されていて データを受信する前に時間切れになった。 POSIX.1 は、この場合にどちらのエラーを返すことも認めており、 これら 2 つの定数が同じ値を持つことも求めていない。 したがって、移植性が必要なアプリケーションでは、両方の可能性を 確認すべきである。

EBADF
    引数 sockfd が不正なファイルディスクリプターである。

ECONNREFUSED
    リモートのホストでネットワーク接続が拒否された (よくある理由としては、要求したサービスが起動されていないなどがある)。

EFAULT
    受信バッファーへのポインターがプロセスのアドレス空間外を指している。

EINTR
    データを受信する前に、シグナルが配送されて割り込まれた。 signal(7) 参照。

EINVAL
    不正な引数が渡された。

ENOMEM
    recvmsg() のためのメモリーが確保できなかった。

ENOTCONN
    ソケットに接続指向プロトコルが割り当てられており、 まだ接続されていない (connect(2) と accept(2) を参照のこと)。

ENOTSOCK
    ファイルディスクリプター sockfd がソケットを参照していない。

準拠
POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, 4.4BSD (これらのインターフェースは 4.2BSD で初めて実装された)

POSIX.1 では、 MSG_OOB, MSG_PEEK, MSG_WAITALL フラグだけが記載されている。

注意
If a zero-length datagram is pending, read(2) and recv() with a flags argument of zero provide different behavior. In this circumstance, read(2) has no effect (the datagram remains pending), while recv() consumes the pending datagram.

socklen_t 型は POSIX で発案された。 accept(2) も参照。

According to POSIX.1, the msg_controllen field of the msghdr structure should be typed as socklen_t, and the msg_iovlen field should be typed as int, but glibc currently types both as size_t.

recvmmsg(2) には、一度の呼び出しでの複数のデータグラムに使用できる Linux 固有の システムコールに関する情報が書かれている。

例
recvfrom() の利用例が getaddrinfo(3) に記載されている。

関連項目
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)

この文書について
この man ページは Linux man-pages プロジェクトのリリース 5.10 の一部である。プロジェクトの説明とバグ報告に関する情報は https://www.kernel.org/doc/man-pages/ に書かれている。