Socket编程笔记001

好多天前就想写的，可是拖延症暂时没药医。。。

socket编程过程中，有几个前提（在UNP的前言以及第一章中有提到）。1.需要一定的编程语言基础，例如C语言;2.需要有一定的TCP/IP网络协议栈知识，至少知道TCP和UDP的连接和释放（话说UDP不需要连接）;3.如果可能，最好对操作系统（例如Linux）有一定了解。然后，就可以开搞了。

一般而言，socket编程分为客户端和服务端编程，socket提供在这两者之间进行信息交互。基本的流程如下：

其中，read和write属于Linux/Unix下的系统调用，通常还可以用recv和send函数代替。这张图引用自UNP第四章，使用系统调用的原因主要是为了表明，socket函数返回的socket描述符可以和Linux系统的本地文件描述符同样对待，因此也能够使用close函数来关闭一个套接字。

TCP属于全双工通信，因此一个套接字描述符拥有两个缓冲区，一个发送，一个接收，即tcp socket可以同时进行数据的收发而相互不影响。

对于客户端而言，socket函数产生套接字描述符，connect函数连接到服务端，服务端信息（例如ip地址，端口号等）放在一个socket_in结构中。通常而言，客户端不需要使用bind函数，但如果非要使用，也可以把客户端绑定到一个特定的ip或端口号（这两个可以任意组合）。其中，端口号小于1024（系统服务使用）需要root权限分配，ip地址则必须是本地网络接口的ip地址，即bind函数可以将客户端绑定到本机的一个特定的网络接口上，这样往外发数据就都使用这个特定的接口，否则根据目的地址的不同会通过不同的接口发送。例如，如果不绑定ip地址，发送数据到本地环回地址（127.0.0.1）将同样使用本地接口，而到本机的局域网地址则使用有线网络接口（例如eth0），具体连接可以通过netstat查看。因此，如果要限制系统中只能开一个客户端，可以将客户端的ip和端口全部绑死，这样开第二个客户端的时候connect函数就会返回“Address already in use”错误。

关于文件描述符（套接字描述符），在看UNP谈及最简单的并发时（使用fork），循环里是这样写的：

for(;;){
　　connfd=accept(listen_fd,NULL,NULL);
　　if((pid=fork())==0){
　　　　close(listen_fd);
　　　　do_something();
　　　　close(connfd);
　　　　exit(0);
　　}
close(connfd);
}

这里涉及到fork函数的调用。 fork函数创建了一个新的进程，然后把旧进程的一切都复制了一遍（实际上只有两者产生不同时才复制），所以实际上就存在了两个监听套接字和连接套接字描述符，在Linux中就是对套接字描述符的链接计数器+1，所以在子进程中关闭监听套接字只是计数器-1的操作，不会真的关闭连接。

 

初学socket编程时，容易遇到许多的坑，例如，TCP的状态转换，见下图：

TCP连接的状态并不是《计算机网络》（谢希仁版，教材）那本书中提到那么简单，而且连接终止也更加细化了一些。如果不能理解（记住）这些状态，时不时就要被坑一下。

又例如，socket使用网络进行数据传输，所以各种网络中的突发状况都会在通信过程中发生，而服务端和客户端也可能发生许多不可预知的错误。例如，服务器或客户端异常关闭，数据的字节序不同，客户端和服务端字大小不同（例如一个是32位另一个是64位），网络突然断开等等。

所以，简单的处理就是对各个函数调用过程中产生的错误信息（产生信号）进行相应的处理，例如添加信号处理函数等。