socket詳解：https://blog.csdn.net/hdfqq188816190/article/details/52786545

“一切皆Socket箫措！”

話雖些許夸張灵再，但是事實也是嗓化，現(xiàn)在的網(wǎng)絡編程幾乎都是用的socket哺眯。

——有感于實際編程和開源項目研究。

我們深諳信息交流的價值蔗草，那網(wǎng)絡中進程之間如何通信炊汤，如我們每天打開瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁時，瀏覽器的進程怎么與web服務器通信的厌蔽？當你用QQ聊天時牵辣，QQ進程怎么與服務器或你好友所在的QQ進程通信？這些都得靠socket奴饮？那什么是socket纬向？socket的類型有哪些？還有socket的基本函數(shù)戴卜，這些都是本文想介紹的逾条。本文的主要內(nèi)容如下：

1、網(wǎng)絡中進程之間如何通信投剥？

2师脂、Socket是什么？

3江锨、socket的基本操作

3.1吃警、socket()函數(shù)

3.2、bind()函數(shù)

3.3啄育、listen()酌心、connect()函數(shù)

3.4、accept()函數(shù)

3.5挑豌、read()谒府、write()函數(shù)等

3.6、close()函數(shù)

4浮毯、socket中TCP的三次握手建立連接詳解

5、socket中TCP的四次握手釋放連接詳解

6泰鸡、一個例子（實踐一下）

7债蓝、留下一個問題，歡迎大家回帖回答Ｊ⒘洹Ｊ渭！芳誓！

1、網(wǎng)絡中進程之間如何通信啊鸭？

本地的進程間通信（IPC）有很多種方式锹淌，但可以總結(jié)為下面4類：

消息傳遞（管道、FIFO赠制、消息隊列）

同步（互斥量赂摆、條件變量、讀寫鎖钟些、文件和寫記錄鎖烟号、信號量）

共享內(nèi)存（匿名的和具名的）

遠程過程調(diào)用（Solaris門和Sun RPC）

但這些都不是本文的主題！我們要討論的是網(wǎng)絡中進程之間如何通信政恍？首要解決的問題是如何唯一標識一個進程汪拥，否則通信無從談起！在本地可以通過進程PID來唯一標識一個進程篙耗，但是在網(wǎng)絡中這是行不通的迫筑。其實TCP/IP協(xié)議族已經(jīng)幫我們解決了這個問題，網(wǎng)絡層的“ip地址”可以唯一標識網(wǎng)絡中的主機宗弯，而傳輸層的“協(xié)議+端口”可以唯一標識主機中的應用程序（進程）脯燃。這樣利用三元組（ip地址，協(xié)議罕伯，端口）就可以標識網(wǎng)絡的進程了曲伊，網(wǎng)絡中的進程通信就可以利用這個標志與其它進程進行交互。

使用TCP/IP協(xié)議的應用程序通常采用應用編程接口：UNIX? BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已經(jīng)被淘汰）追他，來實現(xiàn)網(wǎng)絡進程之間的通信坟募。就目前而言，幾乎所有的應用程序都是采用socket邑狸，而現(xiàn)在又是網(wǎng)絡時代懈糯，網(wǎng)絡中進程通信是無處不在，這就是我為什么說“一切皆socket”单雾。

2赚哗、什么是Socket？

上面我們已經(jīng)知道網(wǎng)絡中的進程是通過socket來通信的硅堆，那什么是socket呢屿储？socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲學之一就是“一切皆文件”渐逃，都可以用“打開open –> 讀寫write/read –> 關(guān)閉close”模式來操作够掠。我的理解就是Socket就是該模式的一個實現(xiàn)，socket即是一種特殊的文件茄菊，一些socket函數(shù)就是對其進行的操作（讀/寫IO疯潭、打開赊堪、關(guān)閉），這些函數(shù)我們在后面進行介紹竖哩。

socket一詞的起源

在組網(wǎng)領(lǐng)域的首次使用是在1970年2月12日發(fā)布的文獻IETF RFC33中發(fā)現(xiàn)的哭廉，撰寫者為Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf相叁。根據(jù)美國計算機歷史博物館的記載遵绰，Croker寫道：“命名空間的元素都可稱為套接字接口。一個套接字接口構(gòu)成一個連接的一端钝荡，而一個連接可完全由一對套接字接口規(guī)定街立。”計算機歷史博物館補充道：“這比BSD的套接字接口定義早了大約12年埠通∈昀耄”

3、socket的基本操作

既然socket是“open—write/read—close”模式的一種實現(xiàn)端辱，那么socket就提供了這些操作對應的函數(shù)接口梁剔。下面以TCP為例，介紹幾個基本的socket接口函數(shù)舞蔽。

3.1荣病、socket()函數(shù)

intsocket(intdomain,inttype,intprotocol);

socket函數(shù)對應于普通文件的打開操作。普通文件的打開操作返回一個文件描述字渗柿，而socket()用于創(chuàng)建一個socket描述符（socket descriptor）个盆，它唯一標識一個socket。這個socket描述字跟文件描述字一樣朵栖，后續(xù)的操作都有用到它颊亮，把它作為參數(shù)，通過它來進行一些讀寫操作陨溅。

正如可以給fopen的傳入不同參數(shù)值终惑，以打開不同的文件。創(chuàng)建socket的時候门扇，也可以指定不同的參數(shù)創(chuàng)建不同的socket描述符雹有，socket函數(shù)的三個參數(shù)分別為：

domain：即協(xié)議域，又稱為協(xié)議族（family）臼寄。常用的協(xié)議族有霸奕，AF_INET、AF_INET6吉拳、AF_LOCAL（或稱AF_UNIX质帅，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。協(xié)議族決定了socket的地址類型临梗，在通信中必須采用對應的地址，如AF_INET決定了要用ipv4地址（32位的）與端口號（16位的）的組合稼跳、AF_UNIX決定了要用一個絕對路徑名作為地址盟庞。

type：指定socket類型。常用的socket類型有汤善，SOCK_STREAM什猖、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW红淡、SOCK_PACKET不狮、SOCK_SEQPACKET等等（socket的類型有哪些？）在旱。

protocol：故名思意摇零，就是指定協(xié)議。常用的協(xié)議有桶蝎，IPPROTO_TCP驻仅、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP登渣、IPPROTO_TIPC等噪服，它們分別對應TCP傳輸協(xié)議、UDP傳輸協(xié)議胜茧、STCP傳輸協(xié)議粘优、TIPC傳輸協(xié)議（這個協(xié)議我將會單獨開篇討論！）呻顽。

注意：并不是上面的type和protocol可以隨意組合的雹顺，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP組合。當protocol為0時芬位，會自動選擇type類型對應的默認協(xié)議无拗。

當我們調(diào)用socket創(chuàng)建一個socket時，返回的socket描述字它存在于協(xié)議族（address family昧碉，AF_XXX）空間中英染，但沒有一個具體的地址。如果想要給它賦值一個地址被饿，就必須調(diào)用bind()函數(shù)四康，否則就當調(diào)用connect()、listen()時系統(tǒng)會自動隨機分配一個端口狭握。

3.2闪金、bind()函數(shù)

正如上面所說bind()函數(shù)把一個地址族中的特定地址賦給socket。例如對應AF_INET、AF_INET6就是把一個ipv4或ipv6地址和端口號組合賦給socket哎垦。

intbind(intsockfd,conststructsockaddr *addr, socklen_t addrlen);

函數(shù)的三個參數(shù)分別為：

sockfd：即socket描述字囱嫩，它是通過socket()函數(shù)創(chuàng)建了，唯一標識一個socket漏设。bind()函數(shù)就是將給這個描述字綁定一個名字墨闲。

addr：一個conststructsockaddr *指針，指向要綁定給sockfd的協(xié)議地址郑口。這個地址結(jié)構(gòu)根據(jù)地址創(chuàng)建socket時的地址協(xié)議族的不同而不同鸳碧，如ipv4對應的是：

structsockaddr_in {? ? sa_family_t? ? sin_family;/* address family: AF_INET */in_port_t? ? ? sin_port;/* port in network byte order */structin_addr sin_addr;/* internet address */};/* Internet address. */structin_addr {? ? uint32_t? ? ? s_addr;/* address in network byte order */};

ipv6對應的是：

structsockaddr_in6 {? ? sa_family_tsin6_family;/* AF_INET6 */in_port_tsin6_port;/* port number */uint32_tsin6_flowinfo;/* IPv6 flow information */structin6_addrsin6_addr;/* IPv6 address */uint32_tsin6_scope_id;/* Scope ID (new in 2.4) */};structin6_addr {unsignedchars6_addr[16];/* IPv6 address */};

Unix域?qū)氖牵?/p>

#define UNIX_PATH_MAX? ? 108structsockaddr_un {? ? sa_family_t sun_family;/* AF_UNIX */charsun_path[UNIX_PATH_MAX];/* pathname */};

addrlen：對應的是地址的長度。

通常服務器在啟動的時候都會綁定一個眾所周知的地址（如ip地址+端口號）犬性，用于提供服務瞻离，客戶就可以通過它來接連服務器；而客戶端就不用指定乒裆，有系統(tǒng)自動分配一個端口號和自身的ip地址組合套利。這就是為什么通常服務器端在listen之前會調(diào)用bind()，而客戶端就不會調(diào)用缸兔，而是在connect()時由系統(tǒng)隨機生成一個日裙。

網(wǎng)絡字節(jié)序與主機字節(jié)序

主機字節(jié)序就是我們平常說的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字節(jié)序類型，這些字節(jié)序是指整數(shù)在內(nèi)存中保存的順序惰蜜，這個叫做主機序昂拂。引用標準的Big-Endian和Little-Endian的定義如下：

　　a) Little-Endian就是低位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，高位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端抛猖。

　　b) Big-Endian就是高位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端格侯，低位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。

網(wǎng)絡字節(jié)序：4個字節(jié)的32 bit值以下面的次序傳輸：首先是0～7bit财著，其次8～15bit联四，然后16～23bit，最后是24~31bit撑教。這種傳輸次序稱作大端字節(jié)序朝墩。由于TCP/IP首部中所有的二進制整數(shù)在網(wǎng)絡中傳輸時都要求以這種次序，因此它又稱作網(wǎng)絡字節(jié)序伟姐。字節(jié)序收苏，顧名思義字節(jié)的順序，就是大于一個字節(jié)類型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放順序愤兵，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)沒有順序的問題了鹿霸。

所以：在將一個地址綁定到socket的時候，請先將主機字節(jié)序轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡字節(jié)序秆乳，而不要假定主機字節(jié)序跟網(wǎng)絡字節(jié)序一樣使用的是Big-Endian懦鼠。由于這個問題曾引發(fā)過血案钻哩！公司項目代碼中由于存在這個問題，導致了很多莫名其妙的問題肛冶，所以請謹記對主機字節(jié)序不要做任何假定街氢，務必將其轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡字節(jié)序再賦給socket。

3.3睦袖、listen()阳仔、connect()函數(shù)

如果作為一個服務器，在調(diào)用socket()扣泊、bind()之后就會調(diào)用listen()來監(jiān)聽這個socket，如果客戶端這時調(diào)用connect()發(fā)出連接請求嘶摊，服務器端就會接收到這個請求延蟹。

intlisten(intsockfd,intbacklog);intconnect(intsockfd,conststructsockaddr *addr, socklen_t addrlen);

listen函數(shù)的第一個參數(shù)即為要監(jiān)聽的socket描述字，第二個參數(shù)為相應socket可以排隊的最大連接個數(shù)叶堆。socket()函數(shù)創(chuàng)建的socket默認是一個主動類型的阱飘，listen函數(shù)將socket變?yōu)楸粍宇愋偷模却蛻舻倪B接請求虱颗。

connect函數(shù)的第一個參數(shù)即為客戶端的socket描述字沥匈，第二參數(shù)為服務器的socket地址，第三個參數(shù)為socket地址的長度忘渔「咛客戶端通過調(diào)用connect函數(shù)來建立與TCP服務器的連接。

3.4畦粮、accept()函數(shù)

TCP服務器端依次調(diào)用socket()散址、bind()、listen()之后宣赔，就會監(jiān)聽指定的socket地址了预麸。TCP客戶端依次調(diào)用socket()、connect()之后就想TCP服務器發(fā)送了一個連接請求儒将。TCP服務器監(jiān)聽到這個請求之后吏祸，就會調(diào)用accept()函數(shù)取接收請求，這樣連接就建立好了钩蚊。之后就可以開始網(wǎng)絡I/O操作了贡翘，即類同于普通文件的讀寫I/O操作。

intaccept(intsockfd,structsockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

accept函數(shù)的第一個參數(shù)為服務器的socket描述字两疚，第二個參數(shù)為指向structsockaddr *的指針床估，用于返回客戶端的協(xié)議地址，第三個參數(shù)為協(xié)議地址的長度诱渤。如果accpet成功丐巫，那么其返回值是由內(nèi)核自動生成的一個全新的描述字，代表與返回客戶的TCP連接。

注意：accept的第一個參數(shù)為服務器的socket描述字递胧，是服務器開始調(diào)用socket()函數(shù)生成的碑韵，稱為監(jiān)聽socket描述字；而accept函數(shù)返回的是已連接的socket描述字缎脾。一個服務器通常通常僅僅只創(chuàng)建一個監(jiān)聽socket描述字祝闻，它在該服務器的生命周期內(nèi)一直存在。內(nèi)核為每個由服務器進程接受的客戶連接創(chuàng)建了一個已連接socket描述字遗菠，當服務器完成了對某個客戶的服務联喘，相應的已連接socket描述字就被關(guān)閉。

3.5辙纬、read()豁遭、write()等函數(shù)

萬事具備只欠東風，至此服務器與客戶已經(jīng)建立好連接了贺拣”托唬可以調(diào)用網(wǎng)絡I/O進行讀寫操作了，即實現(xiàn)了網(wǎng)咯中不同進程之間的通信譬涡！網(wǎng)絡I/O操作有下面幾組：

read()/write()

recv()/send()

readv()/writev()

recvmsg()/sendmsg()

recvfrom()/sendto()

我推薦使用recvmsg()/sendmsg()函數(shù)闪幽，這兩個函數(shù)是最通用的I/O函數(shù)，實際上可以把上面的其它函數(shù)都替換成這兩個函數(shù)涡匀。它們的聲明如下：

#include ? ? ? ssize_tread(intfd,void*buf, size_t count);? ? ? ssize_twrite(intfd,constvoid*buf, size_t count);? ? ? #include ? ? ? #include ? ? ? ssize_t send(intsockfd,constvoid*buf, size_t len,intflags);? ? ? ssize_t recv(intsockfd,void*buf, size_t len,intflags);? ? ? ssize_t sendto(intsockfd,constvoid*buf, size_t len,intflags,conststructsockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);? ? ? ssize_t recvfrom(intsockfd,void*buf, size_t len,intflags,structsockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);? ? ? ssize_t sendmsg(intsockfd,conststructmsghdr *msg,intflags);? ? ? ssize_t recvmsg(intsockfd,structmsghdr *msg,intflags);

read函數(shù)是負責從fd中讀取內(nèi)容.當讀成功時杭煎，read返回實際所讀的字節(jié)數(shù)凌埂，如果返回的值是0表示已經(jīng)讀到文件的結(jié)束了访敌，小于0表示出現(xiàn)了錯誤舷手。如果錯誤為EINTR說明讀是由中斷引起的，如果是ECONNREST表示網(wǎng)絡連接出了問題拾酝。

write函數(shù)將buf中的nbytes字節(jié)內(nèi)容寫入文件描述符fd.成功時返回寫的字節(jié)數(shù)燕少。失敗時返回-1，并設置errno變量蒿囤。 在網(wǎng)絡程序中客们，當我們向套接字文件描述符寫時有倆種可能。1)write的返回值大于0材诽，表示寫了部分或者是全部的數(shù)據(jù)底挫。2)返回的值小于0，此時出現(xiàn)了錯誤脸侥。我們要根據(jù)錯誤類型來處理建邓。如果錯誤為EINTR表示在寫的時候出現(xiàn)了中斷錯誤。如果為EPIPE表示網(wǎng)絡連接出現(xiàn)了問題(對方已經(jīng)關(guān)閉了連接)睁枕。

其它的我就不一一介紹這幾對I/O函數(shù)了官边，具體參見man文檔或者baidu沸手、Google，下面的例子中將使用到send/recv注簿。

3.6契吉、close()函數(shù)

在服務器與客戶端建立連接之后，會進行一些讀寫操作诡渴，完成了讀寫操作就要關(guān)閉相應的socket描述字捐晶，好比操作完打開的文件要調(diào)用fclose關(guān)閉打開的文件。

#include intclose(intfd);

close一個TCP socket的缺省行為時把該socket標記為以關(guān)閉妄辩，然后立即返回到調(diào)用進程惑灵。該描述字不能再由調(diào)用進程使用，也就是說不能再作為read或write的第一個參數(shù)眼耀。

注意：close操作只是使相應socket描述字的引用計數(shù)-1泣棋，只有當引用計數(shù)為0的時候，才會觸發(fā)TCP客戶端向服務器發(fā)送終止連接請求畔塔。

4、socket中TCP的三次握手建立連接詳解

我們知道tcp建立連接要進行“三次握手”鸯屿，即交換三個分組澈吨。大致流程如下：

客戶端向服務器發(fā)送一個SYN J

服務器向客戶端響應一個SYN K，并對SYN J進行確認ACK J+1

客戶端再想服務器發(fā)一個確認ACK K+1

只有就完了三次握手寄摆，但是這個三次握手發(fā)生在socket的那幾個函數(shù)中呢谅辣？請看下圖：

圖1、socket中發(fā)送的TCP三次握手

從圖中可以看出婶恼，當客戶端調(diào)用connect時桑阶，觸發(fā)了連接請求，向服務器發(fā)送了SYN J包勾邦，這時connect進入阻塞狀態(tài)蚣录；服務器監(jiān)聽到連接請求，即收到SYN J包眷篇，調(diào)用accept函數(shù)接收請求向客戶端發(fā)送SYN K 萎河，ACK J+1，這時accept進入阻塞狀態(tài)蕉饼；客戶端收到服務器的SYN K 虐杯，ACK J+1之后，這時connect返回昧港，并對SYN K進行確認擎椰；服務器收到ACK K+1時，accept返回创肥，至此三次握手完畢达舒，連接建立值朋。

總結(jié)：客戶端的connect在三次握手的第二個次返回，而服務器端的accept在三次握手的第三次返回休弃。

5吞歼、socket中TCP的四次握手釋放連接詳解

上面介紹了socket中TCP的三次握手建立過程，及其涉及的socket函數(shù)∷現(xiàn)在我們介紹socket中的四次握手釋放連接的過程篙骡，請看下圖：

圖2、socket中發(fā)送的TCP四次握手

圖示過程如下：

某個應用進程首先調(diào)用close主動關(guān)閉連接丈甸，這時TCP發(fā)送一個FIN M糯俗；

另一端接收到FIN M之后，執(zhí)行被動關(guān)閉睦擂，對這個FIN進行確認得湘。它的接收也作為文件結(jié)束符傳遞給應用進程，因為FIN的接收意味著應用進程在相應的連接上再也接收不到額外數(shù)據(jù)顿仇；

一段時間之后淘正，接收到文件結(jié)束符的應用進程調(diào)用close關(guān)閉它的socket。這導致它的TCP也發(fā)送一個FIN N臼闻；

接收到這個FIN的源發(fā)送端TCP對它進行確認鸿吆。

這樣每個方向上都有一個FIN和ACK。

6述呐、一個例子（實踐一下）

說了這么多了惩淳，動手實踐一下。下面編寫一個簡單的服務器乓搬、客戶端（使用TCP）——服務器端一直監(jiān)聽本機的6666號端口思犁，如果收到連接請求，將接收請求并接收客戶端發(fā)來的消息进肯；客戶端與服務器端建立連接并發(fā)送一條消息激蹲。

服務器端代碼：

服務器端

#include#include#include#include#include#include#include#define MAXLINE 4096int main(int argc, char** argv)

{

? ? int? ? listenfd, connfd;

? ? struct sockaddr_in? ? servaddr;

? ? char? ? buff[4096];

? ? int? ? n;

? ? if( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1 ){

? ? printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);

? ? exit(0);

? ? }

? ? memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

? ? servaddr.sin_family = AF_INET;

? ? servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

? ? servaddr.sin_port = htons(6666);

? ? if( bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1){

? ? printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);

? ? exit(0);

? ? }

? ? if( listen(listenfd, 10) == -1){

? ? printf("listen socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);

? ? exit(0);

? ? }

? ? printf("======waiting for client's request======\n");

? ? while(1){

? ? if( (connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) == -1){

? ? ? ? printf("accept socket error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);

? ? ? ? continue;

? ? }

? ? n = recv(connfd, buff, MAXLINE, 0);

? ? buff[n] = '\0';

? ? printf("recv msg from client: %s\n", buff);

? ? close(connfd);

? ? }

? ? close(listenfd);

}

客戶端代碼：

客戶端

當然上面的代碼很簡單，也有很多缺點江掩，這就只是簡單的演示socket的基本函數(shù)使用托呕。其實不管有多復雜的網(wǎng)絡程序，都使用的這些基本函數(shù)频敛。上面的服務器使用的是迭代模式的项郊，即只有處理完一個客戶端請求才會去處理下一個客戶端的請求，這樣的服務器處理能力是很弱的斟赚，現(xiàn)實中的服務器都需要有并發(fā)處理能力着降！為了需要并發(fā)處理，服務器需要fork()一個新的進程或者線程去處理請求等拗军。

7任洞、動動手

留下一個問題蓄喇，歡迎大家回帖回答！＝惶汀妆偏！是否熟悉Linux下網(wǎng)絡編程？如熟悉盅弛，編寫如下程序完成如下功能：

服務器端：

接收地址192.168.100.2的客戶端信息钱骂，如信息為“Client Query”，則打印“Receive Query”

客戶端：

向地址192.168.100.168的服務器端順序發(fā)送信息“Client Query test”挪鹏，“Cleint Query”见秽，“Client Query Quit”，然后退出讨盒。

題目中出現(xiàn)的ip地址可以根據(jù)實際情況定解取。

——本文只是介紹了簡單的socket編程。

更為復雜的需要自己繼續(xù)深入返顺。

（unix domain socket）使用udp發(fā)送>=128K的消息會報ENOBUFS的錯誤（一個實際socket編程中遇到的問題禀苦，希望對你有幫助）

作者：吳秦

出處：http://www.cnblogs.com/skynet/