socket

socket可以用于TCP/UDP连接
对于TCP的socket：
1、服务端调用socket(AF_INET,SOCKET_STREAM,0)即TCP连接IPV4
AF_UNIX是本机 AF_INET6是IPV6
SOCKET_DGRAM是UDP，SOCKET_DGRAM是原始套接字
2、调用bind函数，绑定IP和端口号，由端口号找应用程序，由IP找机器
3、调用listen函数监听(可以通过netstat命令来查看对应端口号有没有被监听)
Linux：netstat -t(TCP)/-u(UDP)/-i(端口)
4、进入监听状态后，调用accept函数，从内核获取客户端连接，如果没有则阻塞等待连接
客户端怎么发起连接？
客户端创建完socket，调用connect函数发起连接

文件描述符即fd，每个进程都有一个数据结构task_struct，结构体中有一个指向文件描述符数组的成员指针，数组的下标就是文件描述符，数组的内容是一个指针，指向内核中所有打开文件的列表
每个文件都有一个inode，socket文件的inode指向了内核中socket结构，在这个结构体中有两个队列分别是发送和接收队列，队列中保存的为struck sk_buff用链表串起来
sk_buff可以表示各个层的数据包，在应用层数据包为data，TCP层位segment，IP层位packet，在数据链路层位frame，就一个数据通过指针来给不同层

多进程模型
服务器的主进程负责监听客户连接，一旦与客户端连接，accept函数就返回一个已连接socket，通过fork函数创建一个子进程，fork会将父进程所有相关东西复制一份，包括文件描述符、内存地址空间、程序计数器、执行的代码
但是返回值不同，返回为0是子进程，子进程会复制父进程的文件描述符，可以直接使用已连接的socket与客户端通信

当子进程退出时，内核中还保留该进程的一些信息，如果没回收好，就会变成僵尸进程，两种方式回收子进程：wait()和waitpid()函数

多线程模型：
当服务器与客户端TCP连接后，通过pthread_create()函数创建线程，然后将已连接socket文件描述符传递给线程函数
用线程池来避免线程频繁创建和销毁

IO多路复用：
进程可以通过一个系统调用函数从内核中获取多个事件
select：
将已连接的socket放到一个文件描述符集合，调用select函数将文件描述集合拷贝到内核里，让内核检查是否有网络事件产生，通过遍历文件描述符集合，当有事件标记socket为可读/可写，然后再把整个文件描述符拷贝回用户态，用户态还需要再通过遍历方法找到可读/科协的socket
这种select需要进行2次遍历文件描述符集合，一次内核态，一次用户态，还有2次拷贝文件描述符集合，从用户空间传入内核空间，由内核修改后再传出用户空间
select用固定长度bitsmap来表示文件描述符集合，所支持的文件描述符个数是有限的，Linux中由内核FD_SETSIZE限制，默认最大为1024，只能监听0-1023
poll不再用bitsmap来存储所关注的文件描述符，用动态数组来替换，以链表形式组织，突破了select个数限制，但还受到系统文件描述符限制
select和poll没太大区别，都是用线性结构存储进程关注的socket集合，因此需要遍历文件描述符集合来找到可读/可写的socket，时间复杂度为O(n)，也需要在用户态和内核态之间拷贝文件描述符集合
epoll：
有两方面解决了select/poll问题：
1、epoll在内核使用红黑树来跟踪进程所有待检测的文件描述字，将socket通过epoll_ctl()函数加入至内核中红黑树，红黑树对于线性结构快速增删改，且直接在内核中维护，只需要传入一个待检测的socket减少内核和用户空间大量数据拷贝和内存分配
2、epoll使用事件驱动，内核里维护了一个链表来记录就绪事件，当某个socket事件发生时，通过回调函数内核会将其加入到这个就绪事件列表中，当用户调用epoll_wait()函数，只会返回有事件发生的文件描述符个数，不需要像select/poll那样轮询

epoll有两种事件触发模式：边缘触发(ET)和水平触发(LT)
边缘触发：当被监控的socket描述符上有可读事件发生，服务端只会从epoll_wait中苏醒一次，即进程没有调用read函数从内核读取数据，也只有一次，因此需要一次性将内核缓存区数据读完
水平触发：当被监控的socket上有可读事件发生，服务器端不断从epoll_wait中苏醒，直到内核缓存区数据被read函数读完才结束