socket编程

本文章主要介绍Linux下套接字的相关接口，和一些基础知识。

套接字

所有网络通信的行为本质都是进程间进行通信，网络通信也是进程间通信，只不过是不同主机上的两个进程之间的通信。网络通信对于双方来说首先要先把数据到达对方的机器，然后在到达对应的进程。而套接字就是IP地址+端口号，IP地址可以确定互联网中唯一的一台主机，而端口号可以表示某个主机中进程的唯一性。所以IP+端口号就可以确定互联网中的唯一一个进程。

如何理解端口号(port)?
可以表示当前主机上唯一的一个进程，不采用pid的原因主要是为了把网络模块和进程模块进行解耦。port专门用来网络通信，一个端口号只能关联一个进程，而一个进程可以关联多个端口号。

网路字节序列

对于我们不同的主机，使用的存储方案是不同的，有的是大端机有的是小端机，所以网络为了保证网络传输的过程中，对方都能准确的把对方的数据拿到并正确读取，网路就规定所有到达的网络的数据必须是大端，因此所有从网络收的数据，都会是大端数据。
但是因为我们的机器可能是大端或者小端，我们需要通过网络传输数据是还需要自己进行转换，比较麻烦，所以系统用给了我们把主机序列转网络序列的接口，同样也提供了网络转主机的接口。

h 就是主机，n就是网络。

IP地址我们看到的是点分十进制的，但是在代码里面一个整型变量就可以存储。所以系统中还存在很多把IP地址的点分十进制和整型来回转化的函数。

在介绍这些函数之前先来了解一下网络中的几个结构体字段。

IPv4和IPv6的地址格式定义在netinet/in.h中,IPv4地址用sockaddr_in结构体表示,包括16位地址类型, 16位端口号和32位IP地址.
IPv4、IPv6地址类型分别定义为常数AF_INET、AF_INET6. 这样,只要取得某种sockaddr结构体的首地址,不需要知道具体是哪种类型的sockaddr结构体,就可以根据地址类型字段确定结构体中的内容.
socket API可以都用struct sockaddr *类型表示, 在使用的时候需要强制转化成sockaddr_in; 这样的好处是程序的通用性, 可以接收IPv4, IPv6, 以及UNIX Domain Socket各种类型的sockaddr结构体指针做为参数;

sockaddr

sockaddr_in

in_addr

可以看到底层的in_addr_t就是一个整型变量。

IP地址的点分十进制和整型来回转化的函数

根据接口差不多就可以猜到谁转化谁了。
这个函数是把字符串转整型的，src就是需要转化的，dst就是需要转化到哪里。af为网络类型，一般网络为AF_INET。

这个函数是把整型转字符串的，src就是需要转化的，dst就是需要转化到哪里。size为dst缓冲区的大小。af为网络类型，一般网络为AF_INET。

其中inet_pton和inet_ntop不仅可以转换IPv4的in_addr,还可以转换IPv6的in6_addr,因此函数接口是void
*addrptr。

TCP和UDP套接字

TCP为可靠通信，UDP为不可靠通信，这里的可靠不可靠是中性词，可靠表示更为复杂，通信是需要做更多的工作，而不可靠，说明更简单，适用对数据可靠性不高的场景。它们只有不同，没有好坏。

TCP和UDP通信一般为CS模式。一般情况下：
客户端不允许调用bind(), 没有必要调用bind()固定一个端口号. 否则如果在同一台机器上启动多个客户端, 就会出现端口号被占用导致不能正确建立连接;
服务器也不是必须调用bind(), 但如果服务器不调用bind(), 内核会自动给服务器分配监听端口, 每次启动服务器时端口号都不一样, 客户端要连接服务器就会遇到麻烦;
而服务器一般不绑定固定的IP，一般把服务器bind的IP设置为INADDR_ANY(0),表示绑定本机的任所有P地址。因为一台主机可能有多个IP地址，而只绑定一个，对于另一个IP的请求就收不到了，所以一般IP也不固定。

SOCK场景的API

TCP和UDP创建套接字是domain都为AF_INET，TCP的type为SOCK_STREAM，UDP的为SOCK_DGRAM，最后一个一般为0，因为前两个参数确定，第三个就可以确定了。
UDP读取一般使用recvfrom

TCP读取数据一般使用recv

UDP发送一般使用sendto

TCP发送一般使用send

创建UDP服务器一般为socket创建套接字，socket会返回一个类似文件描述符的东西，以后通信就需要依靠这个文件描述符了，然后进行bind服务器的端口和IP，然后就是进行数据的发送和读取了。
创建TCP服务器一般为socket创建套接字，然后进行bind，设置套接字的listen属性，然后进行accept进行监听，有连接到来就返回一个新的文件描述符和该请求服务的进程通信，监听套接字接着监听。所以它们大多数情况下都需要创建线程去处理连接，主线程监听连接。