概念

背景：

• 在网络中，一个进程的唯一标识 = IP + port + 协议。进程有了唯一标识，就可以进行网络通信。
• 有了进程的唯一标识，两个进程想要进行网络通信，那就需要 socket。

从上述描述，就知道 socket 其实是用于网络通信。下面看看正式的定义。

socket 是在应用层和传输层之间的抽象层，并将TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用（即API），程序员通过调用 API 来实现进程在网络中通信

socket

理解：socket 起源于 Unix，而在万物皆是文件的 Unix 中，socket 也可以看成一个文件，服务器和客户端各自维护一个 socket “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。

下图展示的是服务器端和客户端“维护”一个 socket “文件”大致的过程：

使用 socket 的面向连接的通信模式

socket API 解析

1）服务端使用的函数，其中 accept() 是最重要的一个函数

// 功能：将socket描述符与地址相关联，即给一个套接字赋给一个本地地址
// 返回：0/-1
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);

// 功能：服务器调用此函数来宣告它愿意接收连接请求。一旦队列满，系统就会拒绝多余的连接请求
// 返回：0/-1
// 参数：backlog -- 提示系统，该socket可以排队的最大连接个数
int listen(int sockfd, int backlog);

// 功能：服务器使用该函数获得连接请求并与client建立连接
// 返回：-1 或 socketfd（该fd连接到调用connect函数的client，可理解一个连接）
// 参数：addr -- 用于存放client地址的缓冲区
//            len -- 缓冲区大小
int accept(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr,
          socklen_t *restrict len);

2）客户端使用的函数

// 功能：client 与远程服务器建立连接
// 返回：0/-1
// 参数：addr -- 远程服务器地址
//  sockfd -- 如果成功，它就是与server建立连接的socket描述符
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
           socklen_t len);

3）数据传输的函数

//****************************TCP****************************
// 功能：发送数据。
// 返回：发送成功的字节数。当函数成功返回，表示数据正确地发送到网络驱动程序上
// 参数：buf    -- 存放要发送的数据
//      nbytes -- buf的大小
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, 
             size_t nbytes, int flag);

// 功能：接收数据
// 返回：成功接收到的数据的字节数。
// 参数：buf    -- 存放接收到的数据
//      nbytes -- buf的大小
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flag);

//****************************UDP****************************
// 功能：UDP中的发送数据
// 参数：destaddr -- server 地址，因为UDP数据传输前不需要建立连接
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, 
              int flags, const struct sockaddr *destaddr, 
              socklen_t destlen);

// 功能：接收数据
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *restrict buf, 
                 size_t nbytes, int flags, 
                 struct sockaddr *restrict destaddr, 
                 socklen_t destlen);

4）开启和关闭 socket 的函数

// 功能：创建一个socketfd
// 返回：一个socketfd
// 参数：domain   -- 地址族，即是ipv4还是ipv6
//      type     -- socket类型
//      protocol -- 协议，常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP等
int socket(int domain, int type, int protocol);

// 功能：关闭socket
int close(int sockfd);

// 功能：关闭socket传输，并不是关闭socket
int shutdown(int sockfd, int how);

socket编程示例：基于 TCP

介绍：Linux socket 编程实例：server对client每个连接发送一个 hello 后关闭。（只写重点）

1）服务器端代码

#include  <sys/socket.h> 
int main(int argc, char** argv){
    int serverFd;
    // 1.创建socket
    if((serverFd = socket(AF_INET,SOCK_STREAN,0)<0){ 
        print("create socket error\n");
        exit(1);
    }
    
    // 省略设置参数
    // 2.socketFd与地址绑定
    if(bind(serverFd, &serverAddr, sizeof(serverAddr))<0){
        print("bind socket error\n");
        exit(1);
    }
    // 3.设置监听
    listen(serverFd, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE);
    
    while(true){
        // 4.等待连接请求并建立连接
        clientFd = accept(serverFd, NULL, NULL);
        // 5.发送hello数据
        send(clientFd, buf, BUFFER_SIZE, 0);
        // 6.关闭连接
        close(clientFd);
    }
}

2）客户端代码

int  main(int argc, char** argv)
{
    // 1.创建socketFd
    int clientFd = socket(AF_INET,SOCK_STREAN,0);
    // 2.socketFd与本地地址绑定
    bind(clientFd, &clientAddr, sizeof(clientAddr));
    // 3.发送连接请求
    connect(clientFd, &serverAddr, sizeof(serverAddr));
    // 4.接收数据
    int length = recv(clientFd, buf, BUFFER_SIZE);
    print(buf);
}

参考文献

[1] 简单理解Socket - 谦行 - 博客园
[2] UNIX环境高级编程-网络IPC：套接字