Socket初识

时间：2021-04-08 04:12:11

基础概念

Socket，套接字，本质是网络编程接口、提供网络通信的能力，实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。面向客户/服务（C/S）模型，socket是应用层和传输层之间的中间软件抽象层：

  • 顶上三层处理具体网络应用的所有细节、但对通信细节了解很少，底下四层对具体网络应用了解不多、但处理所有的通信细节（发送数据、等待确认、计算并校正校验等）；
  • 顶上三层通常构成所谓的用户进程，底下四层通常提供作为操作系统内核的一部分，用户进程操作的是应用层，内核操作的是传输层及传输层一下的协议；

在网络中进程通信无处不在，socket通信的前提是唯一表示网络中的一个进程：

  • 本地进程唯一表示：ProcessID
  • 网络进程唯一表示：IP地址＋协议＋端口号（三元组）
    • IP地址（IP层）：唯一表示主机；
    • 协议和端口号（TCP层）：唯一表示主机中的一个进程；

网络通信连接至少要一对socket，socket之间的通信过程可以分为三个步骤：

  • 服务器监听；
  • 客户端请求；
  • 连接确认；

“一切皆Socket”（Socket起源于Unix，Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”），Socket是"打开—读/写—关闭"模式的实现。

Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket、我们才能使用TCP/IP协议。

  • TCP：传输层协议、基于网络层的IP协议，解决数据如何在网络中传输；
  • HTTP：应用层协议、基于传输层的TCP协议，解决如何包装数据；

HTTP是轿车，提供封装或显示数据的具体形式；Socket是发动机，提供网络通信的能力。

在Socket编程中，经常会遇到同步、异步、阻塞和非阻塞，具体概念参见：谈I/O模型 - sqh；

参考

TCP编程

TCP编程流程图如下（三次握手 + 四次挥手）

Socket初识

服务端

（1）编程步骤

  • 创建一个监听Socket，绑定到一个IP地址和一个端口；
  • 新建一个监听线程，（通过一个无限循环）开始监听等待连接请求；
  • 监听到并接受连接请求，再创建一个该连接上的新的接收Socket；
  • 为该连接新建一个工作线程，接收Socket（通过一个无限循环）与客户端Socket进行通信；
  • 返回，监听等待其他的客户端连接请求；
  • 关闭Socket；

（2）池管理

  • Buffer池：集中管控Socket缓冲区，防止内存碎片
  • SAEA池：集中管控Socket，重复利用Socket
  • Thread池：集中管控和调度工作线程
  • SQL池：分离网络服务层与数据访问层（SQL的执行效率远:低于网络层执行效率）

（3）同步Socket使用场景：同步Socket＋Thread

  • 客户端数量比较少（<50）；
  • 客户端数量较多但都是短连接：客户端的连接在处理完一次收发之后就断开；

客户端

（1）编程步骤

  • 创建Socket；
  • 向服务器发出连接请求；
  • 和服务器端进行通信；
  • 关闭Socket；

UDP编程

服务端

  • 创建socket；
  • 将socket绑定到一个本地地址和端口上；
  • 等待接收数据；
  • 关闭socket；

客户端

  • 创建socket；
  • 向服务器发送数据；
  • 关闭socket；

HTTP编程

Socket编程应用

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