网络编程-socket通信过程
通信过程
TCP/socket通信过程分为客户端和服务器，下面分别介绍
服务器端
服务器端是被动接受连接的角色，主要有以下步骤
- 创建一个用于监听的套接字 socket()
-监听：监听有客户端的连接
-套接字：相当于文件描述符，该套接字只用来监听 - 将监听文件描述符和本地的IP和端口绑定（IP和端口就是服务器的地址信息） bind()
客户端连接服务器使用的就是这个IP和端口 - 设置监听，监听的fd开始工作 listen()
- 阻塞等待，当有客户端发起连接，解除阻塞， 接受客户端的连接，得到用于和客户端通信的套接字(fd) accept()
每有一个客户端通信，新创建一个套接字 - 通信
接/发数据 recv() send() - 通信结束，断开连接 close()
客户端
客户端通常主动发起连接，有以下步骤
- 创建一个用于通信的套接字(fd)
- 连接服务器，指定连接的服务器的IP和端口
- 连接成功，通信
- 通信结束，断开连接
通信过程图
上述通信步骤可用过程图表示：
其中建立连接指的是三次握手的过程，详情可见 TCP协议详解
套接字函数
这部分介绍上图中各个函数的具体定义。所有函数都可以通过man手册查看。
要包含的头文件：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
或只用一个头文件
#include <arpa/inet.h>
创建 socket()
Linux的哲学是，所有的东西都是文件。socket也不例外，就是可读可写、可控制可关闭的文件描述符。
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：创建一个套接字
参数：
-
domain: 协议族
- AF_INET : ipv4
- AF_INET6 : ipv6
- AF_UNIX, AF_LOCAL : 本地套接字通信
-
type: 通信过程中使用的协议类型
- SOCK_STREAM : 流式协议
- SOCK_DGRAM : 报式协议
-
protocol : 具体的一个协议。一般写0
- SOCK_STREAM : 流式协议默认使用 TCP
- SOCK_DGRAM : 报式协议默认使用 UDP
返回值：
- 成功：返回文件描述符，操作的就是内核缓冲区。
- 失败：-1
绑定/命名 bind()
创建socket时指定了地址族，但并未指定使用该地址族的具体socket地址
将一个socket与socket地址绑定称为给socket命名。在服务器程序中，通常要命名socket，因为只有命名后客户端才知道如何连接它。而客户端不需要命名socket，采用匿名方式，使用操作系统自动分配的socket地址。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); // socket命名
bind将addr所指的socket地址分配给未命名的sockfd文件描述符，addrlen参数指出该socket地址长度
- 功能：绑定，将fd 和本地的IP + 端口进行绑定
- 参数：
- sockfd : 通过socket函数得到的文件描述符
- addr : 需要绑定的socket地址，这个地址封装了ip和端口号的信息
- addrlen : 第二个参数结构体占的内存大小
监听 listen()
int listen(int sockfd, int backlog); // /proc/sys/net/core/somaxconn
- 功能：监听这个socket上的连接
- 参数：
- sockfd : 通过socket()函数得到的文件描述符
- backlog : 未连接的和已经连接的socket的最大值
接受连接 accept()
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
- 功能：接收客户端连接，默认是一个阻塞的函数，阻塞等待客户端连接
- 参数：
- sockfd : 用于监听的文件描述符
- addr : 传出参数，记录了连接成功后客户端的地址信息（ip，port）
- addrlen : 指定第二个参数的对应的内存大小
- 返回值：
- 成功 ：用于通信的文件描述符
- -1 ： 失败
发起连接 connect()
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
- 功能： 客户端连接服务器
- 参数：
- sockfd : 用于通信的文件描述符
- addr : 客户端要连接的服务器的地址信息
- addrlen : 第二个参数的内存大小
- 返回值：成功 0， 失败 -1
关闭连接 close()
关闭连接实际上就是关闭该连接对应的socket
需要的头文件：
#include <unistd.h>
int close(int fd);
fd是待关闭的socket
close系统调用并非立即关闭，而是将fd的引用计数减1。当计数为0时才真正关闭
多进程程序中，一次fork系统调用默认将使父进程中打开的socket引用计数加1，因此必须在父进程和子进程中都对该socket执行close调用才能将连接关闭