Socket 编程原理

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。
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
这里写图片描述

服务端
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

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
1）创建一个Socket

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

2）绑定端口

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

3）监听

int listen(int sockfd, int backlog);

监听socket

4）连接Socket

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

5）接收请求

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()获取接收请求

6）读取socket内容

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

7）写Socket内容

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

8）关闭socket

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。