1、socket简介
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。在设计模式中,
Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,
一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。
门面模式,用自己的话说,就是系统对外界提供单一的接口,外部不需要了解内部的实现
socket起源于Unix,而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”,
都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。
我的理解就是Socket就是该模式的一个实现,socket即是一种特殊的文件,一些socket函数就是对
其进行的操作(读/写IO、打开、关闭)
2、tcp\ip协议简介
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)即传输控制协议/网间协议,
是一个工业标准的协议集,它是为广域网(WANs)设计的。
UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。
3、网络中进程之间的通信
要实现网络中进程之间的通信,那么就要解决一个问题,如何唯一标识一个进程?
否则,通信就无从谈起。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。
4、socket编程常用函数
4.1、socket()
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
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
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。
4.2、bind()
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
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。即将地址、端口和socket返回的描述符做一个绑定
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。
如如ipv4对应的是:
struct sockaddr_in {ipv6对应的是:
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 */
};</span>
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 */
};</span>
addrlen:对应的是地址的长度。
4.3、listen()、connect()函数
如果作为一个服务器,在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket,如果客户端这时调用connect()发出连接请求,服务器端就会接收到这个请 求。
int listen(int sockfd, int backlog);
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字,第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的,
listen函数将socket变为被动类型的,等待客户的连接请求。
connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字,第二参数为服务器的socket地址,第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与 TCP服务器的连接。
4.4、accept()函数
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。即返回的fd与客户端socket返回的fd一一对应,这样就能进行通信了
4.5、read()、write()函数
服务器与客户已经建立好连接了之后。就可以调用网络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!
int read(int fd, void *buf, size_t count);
int write(int fd, const void *buf, size_t count);
4.6、close()函数
当然用完socket之后肯定是要关闭的
int close(int fd);