Network Socket 套接字

在建立 Socket 的时候,应该设置什么参数呢?Socket 编程进行的是端到端的通信,往往意识不到中间经过多少局域网,多少路由器,因而能够设置的参数,也只能是端到端协议之上网络层和传输层的。

在网络层,Socket 函数需要指定到底是 IPv4 还是 IPv6,分别对应设置为 AF_INET 和 AF_INET6。

另外,还要指定到底是 TCP 还是 UDP。还记得咱们前面讲过的,TCP 协议是基于数据流的,所以设置为 SOCK_STREAM,而 UDP 是基于数据报的,因而设置为 SOCK_DGRAM。

基于tcp socket 函数调用过程

  1. 服务器调用bind 函数开启一个端口进行监听,当一个网络包来的时候,内核要通过 TCP 头里面的这个端口,来找到你这个应用程序,把包给你。为什么要 IP 地址呢?有时候,一台机器会有多个网卡,也就会有多个 IP 地址,你可以选择监听所有的网卡,也可以选择监听一个网卡,这样,只有发给这个网卡的包,才会给你。
  2. 当服务端有了 IP 和端口号,就可以调用 listen 函数进行监听。在 TCP 的状态图里面,有一个 listen 状态,当调用这个函数之后,服务端就进入了这个状态,这个时候客户端就可以发起连接了。在内核中,为每个 Socket 维护两个队列。一个是已经建立了连接的队列,这时候连接三次握
  3. 在内核中,为每个 Socket 维护两个队列。一个是已经建立了连接的队列,这时候连接三次握手已经完毕,处于 established 状态;一个是还没有完全建立连接的队列,这个时候三次握手还没完成,处于 syn_rcvd 的状态。
  4. 接下来,服务端调用 accept 函数,拿出一个已经完成的连接进行处理。如果还没有完成,就要等着。
  5. 在服务端等待的时候,客户端可以通过 connect 函数发起连接。先在参数中指明要连接的 IP 地址和端口号,然后开始发起三次握手。内核会给客户端分配一个临时的端口。一旦握手成功,服务端的 accept 就会返回另一个 Socket
    • 这是一个经常考的知识点,就是监听的 Socket 和真正用来传数据的 Socket 是两个,一个叫作监听 Socket,一个叫作已连接 Socket。
  6. 连接建立成功之后,双方开始通过 read 和 write 函数来读写数据,就像往一个文件流里面写东西一样。

基于 udp socket 函数调用过程

对于 UDP 来讲,过程有些不一样。UDP 是没有连接的,所以不需要三次握手,也就不需要调用 listen 和 connect,但是,UDP 的交互仍然需要 IP 和端口号,因而也需要 bind。UDP 是没有维护连接状态的,因而不需要每对连接建立一组 Socket,而是只要有一个 Socket,就能够和多个客户端通信。也正是因为没有连接状态,每次通信的时候,都调用 sendto 和 recvfrom,都可以传入 IP 地址和端口。

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