13 套接字Socket

1、Socket 编程

1. socket编程基于 TCP 和 UDP 协议的
2. tcp和udp是区分客户端和服务端的，所以我们的socket编程也是区分的。

2、socket是端到端的通信

1.Socket 这个名字很有意思，可以作插口或者插槽讲
2.一头插在客户端，一头插在服务端，然后进行通信
3.所以在通信之前，双方都要建立一个Socket。
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3、socket参数

Socket 编程进行的是端到端的通信，往往意识不到中间
经过多少局域网，多少路由器，因而能够设置的参数，也只能是端到端协议之上网络层和传输层的
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具体设置：

1. 网络层：Socket 函数需要指定到底是 IPv4 还是 IPv6，分别对应设置为 AF_INET 和 AF_INET6
2. 设置是 TCP 还是 UDP
3. TCP 协议是基于数据流的，所以设置为
   SOCK_STREAM，而 UDP 是基于数据报的，因而设置为 SOCK_DGRAM。

4、基于 TCP 协议的 Socket 程序函数调用过程

1.**TCP 的服务端**要先监听一个端口，一般是先调用 bind 函数，给这个 Socket 赋予一个 IP 地址和端口
//为什么需要端口呢？
之前说过了，应用程序是和端口绑定的，内核要通过 TCP 头里面的这个端口，来找到应用程序，把数据包给它。
//为什么又要 IP 地址呢？
一台机器会有多个网卡，也就会有多个 IP 地址，你可以选择监听所有的网卡，也可以选择监听一个网卡，这样，只有发给这个网卡的包，才会给你。
2.当服务端有了 IP 和端口号，就可以调用 listen 函数进行监听。
3.在 TCP 的状态里，有一个 listen 状态，当调用这个函数之后，服务端就进入了这个状态，这个时候客户端就可以发起连接了。
4.在内核中，为每个 Socket 维护两个队列
  一个是已经建立了连接的队列，这时候连接三次握手已经完毕，处于 established 状态。
  一个是还没有完全建立连接的队列，这个时候三次握手还没完成，处于syn_rcvd 的状态。
5.接下来，服务端调用 accept 函数，拿出一个已经完成的连接进行处理。如果还没有完成，就要等着。
6.在服务端等待的时候，客户端可以通过 connect 函数发起连接。先在参数中指明要 连接的 IP 地址和端
  口号，然后开始发起三次握手。内核会给客户端分配一个临时的端口。一旦握手成功，服务端的 accept就会返回另一个 Socket。
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这是一个面试的知识点，就是监听的 Socket 和真正用来传数据的 Socket 是两个，一个叫作监听Socket，一个叫作已连接 Socket。

7.连接建立成功之后，双方开始通过 read 和 write 函数来读写数据，就像往一个文件流里面写东西一样
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1. TCP 的 Socket 就是一个文件流。因为，Socket 在 Linux 中就是以文件的形式存在的。除此之外，还存在文件描述符。写入和读出，也是通过文件描述符。
2. 在内核中，Socket 是一个文件，那对应就有文件描述符。每一个进程都有一个数据结构 task_struct，里面指向一个文件描述符数组，来列出这个进程打开的所有文件的文件描述符。文件描述符是一个整数，是这个数组的下标。
3. 文件描述符：在linux中万物皆文件，文件可分为：普通文件，目录文件，链接文件和设备文件。在操作这些文件的时候，每操作一次就找一次名字，这会耗费大量的时间和效率，所以linux为每一个文件创建了一个索引，这样在操作文件的时候，直接找到索引就可以对文件进行操作了。
   文件描述符就是为文件建立的索引，是一个非负整数，所有执行IO操作的的系统调用都通过文件描述符来实现

5、基于 UDP 协议的 Socket 程序函数调用过程

1.UDP 是没有连接的，所以不需要三次握手，也就不需要调用 listen
和 connect。
2.但是，UDP 的的交互仍然需要 IP 和端口号，因而也需要 bind。
3.UDP 不维护连接状态的，因而不需要每对连接建立一组 Socket，而是只要有一个 Socket，就能够和多个客户端通信。
4.因为没有连接状态，每次通信的时候，都调用 sendto 和 recvfrom，都可以传入 IP 地址和端口。
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6、socket编码稍后补充