简单理解socket

TCP/IP

要想理解socket首先得熟悉一下TCP/IP协议族， TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网间协议，定义了主机如何连入因特网及数据如何再它们之间传输的标准，

从字面意思来看TCP/IP是TCP和IP协议的合称，但实际上TCP/IP协议是指因特网整个TCP/IP协议族。不同于ISO模型的七个分层，TCP/IP协议参考模型把所有的TCP/IP系列协议归类到四个抽象层中

应用层：TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等

传输层：TCP，UDP

网络层：IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP

数据链路层：SLIP，CSLIP，PPP，MTU

每一抽象层建立在低一层提供的服务上，并且为高一层提供服务，看起来大概是这样子的

                        

估计有兴趣打开此文的同学都对此有一定了解了，加上我也是一知半解，所以就不详细解释，有兴趣同学可以上网上搜一下资料

维基百科 

百度百科

在TCP/IP协议中两个因特网主机通过两个路由器和对应的层连接。各主机上的应用通过一些数据通道相互执行读取操作

 

socket

我们知道两个进程如果需要进行通讯最基本的一个前提能能够唯一的标示一个进程，在本地进程通讯中我们可以使用PID来唯一标示一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突几率很大，这时候我们需要另辟它径了，我们知道IP层的ip地址可以唯一标示主机，而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程，这样我们可以利用ip地址＋协议＋端口号唯一标示网络中的一个进程。

能够唯一标示网络中的进程后，它们就可以利用socket进行通信了，什么是socket呢？我们经常把socket翻译为套接字，socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信。

 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。一般由操作系统或者JVM自己实现。Java.NET中的socket其实就是对底层的抽象调用。有一点需要注意，运行在同一主机上的其他应用程序可能也会通过底层套接字抽象来使用网络，因此会与java socket实例竞争资源，如端口。对于“套接字结构”，是指底层实现（包括JVM和TCP/IP，但通常是后者）的数据结构集，包含了特定Socket所关联的信息。套接字和套接字数据结构是不一样的概念。套接字结构包含：

socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现，服务器和客户端各自维护一个"文件"，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

socket通信流程

socket是"打开—读/写—关闭"模式的实现，以使用TCP协议通讯的socket为例，其交互流程大概是这样子的

服务器根据地址类型（ipv4,ipv6）、socket类型、协议创建socket

服务器为socket绑定ip地址和端口号

服务器socket监听端口号请求，随时准备接收客户端发来的连接，这时候服务器的socket并没有被打开

客户端创建socket

客户端打开socket，根据服务器ip地址和端口号试图连接服务器socket

服务器socket接收到客户端socket请求，被动打开，开始接收客户端请求，直到客户端返回连接信息。这时候socket进入阻塞状态，所谓阻塞即accept()方法一直到客户端返回连接信息后才返回，开始接收下一个客户端谅解请求

客户端连接成功，向服务器发送连接状态信息

服务器accept方法返回，连接成功

客户端向socket写入信息

服务器读取信息

客户端关闭

服务器端关闭

三次握手

在TCP/IP协议中，TCP协议通过三次握手建立一个可靠的连接

第一次握手：客户端尝试连接服务器，向服务器发送syn包（同步序列编号Synchronize Sequence Numbers），syn=j，客户端进入SYN_SEND状态等待服务器确认

第二次握手：服务器接收客户端syn包并确认（ack=j+1），同时向客户端发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态

第三次握手：第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手

定睛一看，服务器socket与客户端socket建立连接的部分其实就是大名鼎鼎的三次握手

 socket编程API

前面提到socket是"打开—读/写—关闭"模式的实现，简单了解一下socket提供了哪些API供应用程序使用，还是以TCP协议为例，看看Unix下的socket API，其它语言都很类似（PHP甚至名字都几乎一样），这里我就简单解释一下方法作用和参数，具体使用有兴趣同学可以看看博客参考中的链接或者上网搜索

int socket(int domain, int type, int protocol);

根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个socket的描述字及其所用的资源。

domain:协议族，常用的有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL、AF_ROUTE其中AF_INET代表使用ipv4地址

type:socket类型，常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等

protocol:协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

把一个地址族中的特定地址赋给socket

sockfd:socket描述字，也就是socket引用

addr:要绑定给sockfd的协议地址

addrlen: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。

int listen(int sockfd, int backlog);

监听socket

sockfd:要监听的socket描述字

backlog:相应socket可以排队的最大连接个数 

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

连接某个socket

sockfd:客户端的socket描述字

addr:服务器的socket地址

addrlen:socket地址的长度

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

 TCP服务器监听到客户端请求之后，调用accept()函数取接收请求

sockfd:服务器的socket描述字

addr:客户端的socket地址

addrlen:socket地址的长度

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

读取socket内容

fd:socket描述字

buf：缓冲区

count：缓冲区长度

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

向socket写入内容，其实就是发送内容

fd:socket描述字

buf：缓冲区

count：缓冲区长度

int close(int fd);

socket标记为以关闭 ，使相应socket描述字的引用计数-1，当引用计数为0的时候，触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。

参考

Linux Socket编程（不限Linux）

揭开Socket编程的面纱 

因为TCP连接时 我们用的是全双工 也就是两个单向通道传输数据， 当我们直接用close 或者window下的closesocket的时类型与直接把全双工两个通道断开了。 不太优雅 (不知道咋想的 就是感觉 可能 你服务器段发送数据完毕后直接断开 人家客户机发送谢谢的message 服务器都收不到了，因此引入了half-close) 半关闭   只是把服务器流出的通道关闭。 这样还可以收到感谢信。

套接字和流两台主机通过套接字建立连接后进入可交换数据的状态(流形参的状态)，即将建立套接字后可交换数据的状态看做一种流套接字的流中，数据只能向一个方向移动，因此需要两个流进行双向通信(建立连接后的主机将拥有单独的输入流与输出流这两个相互独立的流，这两个流与连接上的另一个主机的输出流与输入流形相连)，半关闭就是指关闭其中一个方向的流 Linux系统下的close函数与windows下的closesocket函数被调用后是完全的断开连接，即同时关闭了输入流与输出流，这也导致不能再发送数据也不能再接收数据半关闭实现函数Int shutdown(int sock, int howto);Linux中：成功返回0，失败返回-1参数一需要断开的套接字的文件描述符参数二断开方式，可取值SHUT_RD 断开输入流           SHUT_WR断开输出流            SHUT_RDWR同时断开输入与输出流 Windows中:成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR参数二可取值：SD_RECEIVE 断开输入流       SD_SEND断开输出流              SD_BOTH同时断开输入与输出流 断开输入流:套接字将无法接受数据，即使输入缓冲收到数据也会抹去，且无法调用输入相关函数，断开输出流:套接字无法传输数据，但输出缓冲区还留有未传输的数据，则会将未传输数据传输给目标主机 为什么需要半关闭为了保证数据的完全交换，应该留出足够长的连接时间，但是应该留出多长的时间呢？比如客户端连接到服务器，服务器将一个文件传输给客户端，客户端收到后发送确认数据给服务器端这时服务器端只需要连续的传输文件数据，而客户端却无法知道需要接收数据到何时，客户端也不可能无休止的调用输入函数，因为这有可能导致程序阻塞(调用的函数未返回)服务器端应该在数据发送完毕后传递EOF表示文件结束，客户端接收到EOF即停止接收数据并向服务器端发送确认数据。close函数与shutdown都可以向客户端发送EOF数据，但使用close发送EOF后也无法接收对方传输的数据了，所以使用shutdown 注意：即使使用了shutdown函数实现TCP套接字的半关闭，在最后依旧要使用close函数关闭套接字基于半关闭的文件传输程序部分代码：服务器端：[cpp] view plain copy print?if( NULL == (fp = fopen("sendfile.c", "rb")) )  {      printf("fopen error\n");      exit(-1);  }  //循环读取文件，当文件余量多余BUF_SIZE时，正常情况下返回BUF_SIZE，当余量不足时应该将余量读取并跳出循环并提示文件传输完毕  while(1)      {      read_cnt = fread(buf, 1, BUF_SIZE, fp);      if( read_cnt < BUF_SIZE )    //      {          weitr(clnt_sd, buf, read_cnt);          break;      }      write(clnt_sd, buf, BUF_SIZE);  }      shutdown(clnt_sd, SHUT_WR); //半关闭发送EOF      fclose(fp);                 //别忘了  close(clnt_sd), close(serv_sd);   客户端[cpp] view plain copy print?if( NULL == (fp = fopen("recvfile.c", "wr"))    )  {      printf("fopen error\n");      exit(-1);  }    while(0 != (read_cnt = read(sd, buf, BUF_SIZE)))      fwrite(buf, 1, read_cnt, fp);    write(sd, "Thank you", 10);    fclose(fp);  close(sd);