Unix网络编程 学习笔记 1-4章

记录一下网络编程的重点和难点

第二章 传输层 TCP UDP

2.6 TCP连接的建立和终止

2.6.1 三路握手

1. 服务器必须准备好接受外来的连接。通常通过调用socket、bind、listen这3个函数来完成，我们称之为被动打开。

2. 客户通过调用connect发起主动打开。这导致客户TCP发送一个SYN分节，它告诉服务器客户将在（待建立的）连接中发送的数据的初始序列号。通常SYN分节不携带数据，其所在IP数据只含有一个IP首部、一个TCP首部及可能有的TCP选项。

3. 服务器必须确认（ACK）客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，它含有服务器将在同一连接中发送的数据的初始序列号。服务器在单个分节中发送SYN和对客户的SYN的ACK。

4. 客户必须确认服务器的SYN。

2.6.3 TCP连接终止

四次挥手

1. 某个应用进程首先调用close，我们称该端执行主动关闭。该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。

2. 接收到这个FIN的对端执行被动关闭。这个FIN由TCP确认。它的接收也作为一个文件结束符传递给接收端应用进程（放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据之后），因为FIN的接收意味着接收端应用进程在响应连接上再无额外数据可接收。

3. 一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭他的套接字。这导致他的TCP也发送一个FIN。

4. 接收这个最终的FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）确认这个FIN。

2.6.4 TCP状态转换图

2.10 TCP端口号和并发服务器

TCP是通过一对socket（socket pair）来区分socket通讯的，可以这么理解，socket = ip + port，socket pair = client socket + server socket。 所以，当使用一个监听器监听时，一旦accept到一个connect后，可以，将这个socket交给一个线程或进程执行任务，在线程中执行这个任务的同时，主线程仍然可以accept其他client socket的链接。因为，每个tcp connection的socket pair中的client socket是不一样的，所以tcp是可以区分这些连接。下面这个举个列子，如下图所示，

此时，客户CS1=206.168.112.219:1500，发起了连接，连接到服务器socket，SS = 12.106.32.254:21。连接后服务器fork一个子进程，用来处理CS1的相关操作，这时客户2也发起了到服务器的连接

CS2 = 206.168.112.219:1501，此时服务器再fork一个进程处理该链接，此时CS1和SS的链接仍然存在，并且SS还可以监听其他链接。

通过以上的描述，你可以知道socket只有在accept的时候会block，accept后只要fork或采用多线程，处理请求，就可以继续监听其他请求，也就是说，监听socket和accept之后的socket是可以同时存在，互相不影响的。

这时因为TCP是根据socket pair来区分连接的，而不是根据单独的socket

2.11 缓存大小和限制

对于同步的socket（blocking socket），write函数的内部如何操作？

write函数会将应用程序buffer中的数据写到Tcp buffer，这里会发生一次数据copy，因为tcp需要得到这份数据进行重传。TCP buffer是有大小的，可以通过SO_SNDBUF来设置，如果满了却没有装满应用程序的数据，那么应用程序进程就会sleep，也就是堵塞了，直到应用程序的数据全部copy到tcp buffer中，write程序才会返回（这里针对默认的blocking socket）。所以，可以想一下，如果应用程序每次都传超过SO_SNDBUF的数据，那么每次至少会sleep一次，效率会大打折扣。而且，write返回后，并不意味者客户端接收到了所有数据，他只表明应用程序中的数据全部copy到tcp buffer中，仅此而已，接下来由tcp负责将数据发送给客户端。下图是tcp buffer和应用程序buffer的示意图：