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1.socket计算机专业术语：
网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。
建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket本质是编程接口(API)，对TCP/IP的封装，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口；HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；Socket是发动机，提供了网络通信的能力。
Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原义那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。
2.网络中进程的通信方式：
本地的进程间通信（IPC）有很多种方式，但可以总结为下面4类：
消息传递（管道、FIFO、消息队列）
同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量）
共享内存（匿名的和具名的）
远程过程调用（Solaris门和Sun RPC）
但这些都不是本文的主题！我们要讨论的是网络中进程之间如何通信？首要解决的问题是如何唯一标识一个进程，否则通信无从谈起！在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程，但是在网络中这是行不通的。其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。
使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口：UNIX BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已经被淘汰），来实现网络进程之间的通信。就目前而言，几乎所有的应用程序都是采用socket，而现在又是网络时代，网络中进程通信是无处不在，这就是我为什么说“一切皆socket”。
首先来看一下socket的常用函数：
int socket(int domain, int type, int protocol);
socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个
socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操
作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。
正如可以给fopen的传入不同参数值，以打开不同的文件。创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的
socket描述符，socket函数的三个参数分别为：
domain：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称
AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如
AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地
址。
type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、
SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。
protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、
IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议（这个协议我将会单独
开篇讨论！）。
注意：并不是上面的type和protocol可以随意组合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0
时，会自动选择type类型对应的默认协议。
当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，
但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，否则就当调用connect()、listen()
时系统会自动随机分配一个端口。
正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或
ipv6地址和端口号组合赋给socket。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
函数的三个参数分别为：
sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字
绑定一个名字。
addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket
时的地址协议族的不同而不同，如ipv4对应的是：
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t sin_port; /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr; /* internet address */
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};
ipv6对应的是：
struct sockaddr_in6 {
sa_family_t sin6_family; /* AF_INET6 */
in_port_t sin6_port; /* port number */
uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
uint32_t sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */
};
struct in6_addr {
unsigned char s6_addr[16]; /* IPv6 address */
};
Unix域对应的是：
#define UNIX_PATH_MAX 108
struct sockaddr_un {
sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname */
};
addrlen：对应的是地址的长度。
通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接
连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在
listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。
网络字节序与主机字节序
主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字节序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的
顺序，这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下：
a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
网络字节序：4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是
24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序，
因此它又称作网络字节序。字节序，顾名思义字节的顺序，就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，一个
字节的数据没有顺序的问题了。
所以：在将一个地址绑定到socket的时候，请先将主机字节序转换成为网络字节序，而不要假定主机字节序跟网络字
节序一样使用的是Big-Endian。由于这个问题曾引发过血案！公司项目代码中由于存在这个问题，导致了很多莫名其
妙的问题，所以请谨记对主机字节序不要做任何假定，务必将其转化为网络字节序再赋给socket。
TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用
socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用
accept()函数取接收请求，这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了，即类同于普通文件的读写I/O操
作。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字，第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端
的协议地址，第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述
字，代表与返回客户的TCP连接。
注意：accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描
述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在
该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务
器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。
万事具备只欠东风，至此服务器与客户已经建立好连接了。可以调用网络I/O进行读写操作了，即实现了网咯中不同进
程之间的通信！网络I/O操作有下面几组：
read()/write()
recv()/send()
readv()/writev()
recvmsg()/sendmsg()
recvfrom()/sendto()
我推荐使用recvmsg()/sendmsg()函数，这两个函数是最通用的I/O函数，实际上可以把上面的其它函数都替换成这
两个函数。它们的声明如下：
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
read函数是负责从fd中读取内容.当读成功时，read返回实际所读的字节数，如果返回的值是0表示已经读到文件的结
束了，小于0表示出现了错误。如果错误为EINTR说明读是由中断引起的，如果是ECONNREST表示网络连接出了问题。
write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd.成功时返回写的字节数。失败时返回-1，并设置errno变
量。 在网络程序中，当我们向套接字文件描述符写时有俩种可能。1)write的返回值大于0，表示写了部分或者是全部
的数据。2)返回的值小于0，此时出现了错误。我们要根据错误类型来处理。如果错误为EINTR表示在写的时候出现了
中断错误。如果为EPIPE表示网络连接出现了问题(对方已经关闭了连接)。
其它的我就不一一介绍这几对I/O函数了，具体参见man文档或者baidu、Google，下面的例子中将使用到send/recv。
在服务器与客户端建立连接之后，会进行一些读写操作，完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字，好比操作完
打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。
#include <unistd.h>
int close(int fd);
close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭，然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进
程使用，也就是说不能再作为read或write的第一个参数。
注意：close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1，只有当引用计数为0的时候，才会触发TCP客户端向服务器
发送终止连接请求。
接下来给出示例代码：（通常服务器端使用while(1)循环来接受客户端的连接，这里只为理解最简单的socket通信，就不使用while(1)循环了）
//code for server
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>//read,write
#include<sys/types.h> //socket,bind,accept
#include<sys/socket.h>//on
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<netinet/in.h>//struct sockaddr_in
#include<arpa/inet.h>//on
#define MAXSIZE 1024
int main(int argc,char *argv[])
{
int sock_fd,serv_fd;
struct sockaddr_in server_addr,client_addr;
char buf[MAXSIZE];
int sr,sw;
socklen_t len;
int optval=1;
if(!argv[1]||!argv[2])
{
puts("Usage: ./a.out [port] [ip]\n");
return 0;
}
if((sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
{
printf("socket error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
return -1;
}
if(setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval))<0)
{
printf("error\n");
return -1;
}
printf("socket OK fd[%d]\n",sock_fd);
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));
inet_aton(argv[2],&server_addr.sin_addr);
if(bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)
{
printf("bind error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
close(sock_fd);
return -1;
}
printf("bind OK\n");
if(listen(sock_fd,10)<0)
{
printf("listen error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
close(sock_fd);
return -1;
}
printf("listen OK\n");
if((serv_fd=accept(sock_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,&len))<0)
{
printf("accept error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
close(sock_fd);
return -1;
}
printf("accept OK ip:%s port:%d\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),htons(client_addr.sin_port));
if((sr=read(serv_fd,buf,sizeof(buf)))<=0)
{
printf("read error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
close(serv_fd);
close(sock_fd);
return -1;
}
printf("read %d bytes data from client:%s\n",sr,buf);
bzero(buf,sizeof(buf));
strcpy(buf,"Hello,this is server\n");
if((sw=write(serv_fd,buf,sizeof(buf)))<=0)
{
printf("write error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
close(serv_fd);
close(sock_fd);
return -1;
}
printf("write %d bytes data to client:%s\n",(int)strlen(buf),buf);
close(serv_fd);
close(sock_fd);
return 0;
}
//code for client
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>//read,write
#include<sys/types.h> //socket,bind,accept
#include<sys/socket.h>//on
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<netinet/in.h>//struct sockaddr_in
#include<arpa/inet.h>//on
#define MAXSIZE 1024
int main(int argc, char **argv)
{
struct sockaddr_in server_addr;
int cli_fd;
char buf[MAXSIZE];
int sr,sw;
if((cli_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
{
printf("socket error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
return -1;
}
printf("socket OK fd[%d]\n",cli_fd);
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));
inet_aton(argv[2],&server_addr.sin_addr);
if(connect(cli_fd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr))<0)
{
printf("connect error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
close(cli_fd);
return -1;
}
printf("connect to server %s:%d OK\n",argv[2],atoi(argv[1]));
bzero(buf,sizeof(buf));
strcpy(buf,"Hello,this is client\n");
if((sw=write(cli_fd,buf,sizeof(buf)))<=0)
{
printf("write error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
close(cli_fd);
return -1;
}
printf("write %d bytes data to server:%s\n",(int)strlen(buf),buf);
bzero(buf,sizeof(buf));
if((sr=read(cli_fd,buf,sizeof(buf)))<=0)
{
printf("read error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
close(cli_fd);
return -1;
}
printf("read %d bytes data from server:%s\n",sr,buf);
close(cli_fd);
return 0;
}
在同一设备上开启两个终端，使用127.0.0.1测试
zhanghang@Ubuntu-14:~/net_program$ gcc socket_server.c -o socket_server
zhanghang@Ubuntu-14:~/net_program$ ./socket_server 8888 127.0.0.1
socket OK fd[3]
bind OK
listen OK
accept OK ip:127.0.0.1 port:58634
read 1024 bytes data from client:Hello,this is client
write 21 bytes data to client:Hello,this is server
zhanghang@Ubuntu-14:~/net_program$ gcc socket_client.c -o socket_client
zhanghang@Ubuntu-14:~/net_program$ ./socket_client 8888 127.0.0.1
socket OK fd[3]
connect to server 127.0.0.1:8888 OK
write 21 bytes data to server:Hello,this is client
read 1024 bytes data from server:Hello,this is server