细说socket

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转载自： https://www.zybuluo.com/phper/note/47110


    

 老实讲，到目前为止，我对socket一无所知，真的。我就现学现卖用过nodejs平台的socket.io搭建过一套高可用实时性的网页聊天系统，其他，就真的只是听过它。

今天就来仔仔细细的学一下，socket是什么？它能干什么？

 

什么是socket

socket，我们先仅仅看这个英文单词的中文翻译，它翻译成："孔"或者"插座"，擦，能不能稍微取个高雅点的名字！怎么会是这个东西呢？这个留在后面，卖个关子，你会发现真的它就是个插座。

既然socket就是插座，一般插座是长这样的： 
 
我们从图片中可以看到，它上面插了各种各样电器的插头，所有的电器都靠这个插座来供电和通讯。

所以插座就成了一个统一的接口，统一给所有的电器通电，所有的电器不需要了解电的原理，电的传输，电的各种。只要把电器的插头插上去就可以通电工作使用了。

不知道插座这样子解释好不好懂，反正我懂了，你不懂拉倒！

回到网络上的socket，同样，和真实的插座一样，它也是提供了一个统一的通讯接口，将底层的TCP/IP给封装起来。需要通讯的进程，不需要了解TCP/IP是怎么传输的，你只要用socket提供的插口，你就能通上电，就能将消息发出去！

socket，第一，它简化了开发者的工作量，因为协议众多，进程众多，全部自己去搞通讯底层是很效率低的。第二，统一了接口，使得不同原理的进程可以通过一个统一的socket进行通讯，比如德国人和中国人统一用英语就能友好沟通了。

 

socket 定义

上面罗嗦了这么多，或许对socket用了一定的了解，那就用官方的定义来说说什么是socket：

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

恩。你先看插座的例子，再来看这句蛋疼的官方解释，我擦，居然能看懂了。

 

什么是TCP/IP

上面讲到socket其实不是什么协议，只是一个数据封装，它封装了TCP/IP的各种协议，然后提供接口的方式给用户进程使用。那么什么是TCP/IP呢？

我擦，这他妈越扯越远啊。麻痹说TCP/IP就要说网络7层协议。收不回了啊！

不管了这么多了。7层网络不懂得请自动去复习。先来看看TCP/IP的关系，以及他们在7层模型中的位置： 

结合上面的这张图，再装逼看一下官方定义：

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网间协议，是一个工业标准的协议集，它是为广域网（WANs）设计的。是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式

你会理解：它横跨传输层和网络层，是专门用来传递和发送消息的的协议簇集合。所有的进程都是通过他们来完成消息的发送和接口。

所以，我们下定义：所有的消息发送，消息获取，数据接收，数据获取，那么都需要用到TCP/IP。

好。TCP/IP你知道了干嘛的了，由于它比较复杂，且各用户通讯起来比较麻烦，所以专家发明了socket, socket封装了蛋疼的TCP/IP各种晦涩难懂的各种协议，所以socket就应该在用户和TCP/IP之间：

通过上面的图就一目了然了。对不对！反正，我是了然了。

哎。马丹不容易了。终于将socket给圆清楚了。

 

socket 如何使用

我们平时都会打电话的吧。打电话就是一个非常好的理解和掌握socket的场景，我们想一想打电话是不是这样：我想给周杰伦打电话，好久不见了。于是我先拨号，杰伦听到电话铃声后提起电话，这时我和杰伦就建立起了连接，就可以讲话了。等瞎比比结束，挂断电话结束此次通话。

用socket的图样式给画一下，就是这样：

通过上面的一个例子，我们大致知道了socket大致的使用过程，它分为服务器端和客户端。先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

这就是socket的使用过程！其实想想真的是和电话通讯一模一样。因为socket是对TCP/IP的封装，所以也会有三次握手的影子在。

 

socket 封装了哪些接口

上面我们大致知道了socket是怎么使用了，各种初始化啊，监听啊什么的。每个语言平台都有不一样的函数，但是都是基于socket封装的接口的基础上进行修改的。所以也是用到了socket提供的接口。

我们大致来看下PHP语言平台下的socket相关的接口函数有哪些

 

1. socket_accept()接受一个Socket连接
2. socket_bind()把socket绑定在一个IP地址和端口上
3. socket_clear_error()清除socket的错误或者最后的错误代码
4. socket_close()关闭一个socket资源
5. socket_connect()开始一个socket连接
6. socket_create_listen()在指定端口打开一个socket监听
7. socket_create_pair()产生一对没有区别的socket到一个数组里
8. socket_create()产生一个socket，相当于产生一个socket的数据结构
9. socket_get_option()获取socket选项
10. socket_getpeername()获取远程类似主机的ip地址
11. socket_getsockname()获取本地socket的ip地址
12. socket_iovec_add()添加一个新的向量到一个分散/聚合的数组
13. socket_iovec_alloc()这个函数创建一个能够发送接收读写的iovec数据结构
14. socket_iovec_delete()删除一个已经分配的iovec
15. socket_iovec_fetch()返回指定的iovec资源的数据
16. socket_iovec_free()释放一个iovec资源
17. socket_iovec_set()设置iovec的数据新值
18. socket_last_error()获取当前socket的最后错误代码
19. socket_listen()监听由指定socket的所有连接
20. socket_read()读取指定长度的数据
21. socket_readv()读取从分散/聚合数组过来的数据
22. socket_recv()从socket里结束数据到缓存
23. socket_recvfrom()接受数据从指定的socket，如果没有指定则默认当前socket
24. socket_recvmsg()从iovec里接受消息
25. socket_select()多路选择
26. socket_send()这个函数发送数据到已连接的socket
27. socket_sendmsg()发送消息到socket
28. socket_sendto()发送消息到指定地址的socket
29. socket_set_block()在socket里设置为块模式
30. socket_set_nonblock() socket里设置为非块模式
31. socket_set_option()设置socket选项
32. socket_shutdown()这个函数允许你关闭读、写、或者指定的socket
33. socket_strerror()返回指定错误号的详细错误
34. socket_write()写数据到socket缓存
35. socket_writev()写数据到分散/聚合数组

 

socket 的使用场景

既然socket是封装了底层的TCP/IP，TCP/IP干的又是通讯的活儿。所以，socket就特别是适合做通讯应用、有客户机和服务器模式的通讯等应用。 
1. 聊天室，多人聊天。 
2. 实时性比较高的消息推送。 
3. 客户端与服务器之间通信。

 

socket 举例说明

说了那么多，也解释了那么多，直接用几个例子来看看socket是怎么工作的。用上诉PHP封装的各种函数接口来完成例子。

这个例子来自于PHP手册，有服务器端口和客户端

直接上代码吧：

 

1. php
3. //socket 服务器端
5. /*
6. +-------------------------------
7. * @创建socket server整个过程
8. +-------------------------------
9. * @socket_create
10. * @socket_bind
11. * @socket_listen
12. * @socket_accept
13. * @socket_read
14. * @socket_write
15. * @socket_close
16. +--------------------------------
17. */
20. //设置不超时并打印所以错误
21. error_reporting(0);
22. set_time_limit(0);
24. //检测php是否支持socket
25. if(!extension_loaded('sockets')){
26. die('The sockets extension is not loaded.');
27. //需要打开扩展：extension=php_sockets.dll
28. }
30. //server的地址和端口
31. $address ="127.0.0.1";
32. $port ="10000";
34. //创建socket链接
35. $mysock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP)ordie("Could not create socket\n");
37. //绑定地址和端口号
38. socket_bind($mysock, $address, $port)ordie("Could not bind tosocket\n");
40. //监听
41. socket_listen($mysock,5)ordie("Could not set up socket listener\n");;
43. echo "Server started, accepting connections...\n";
45. //Socket来处理通信。这里会阻塞等待
46. $client = socket_accept($mysock)ordie("Could not accept incomingconnection\n");
48. //发到客户端
49. $msg ="congratulations! you success!\n";
50. socket_write($client, $msg, strlen($msg));
51. echo "send to client: $msg\n";
53. //接收客户端的消息
54. $buf = socket_read($client,8192);
55. echo "recvice from client: $buf\n";
57. //关闭
58. echo "Closing sockets...";
59. socket_close($client);
60. socket_close($mysock);

 

1. php
3. //socket 客户端
5. /*
6. +-------------------------------
7. * @client链接socket过程
8. +-------------------------------
9. * @socket_create
10. * @socket_connect
11. * @socket_write
12. * @socket_read
13. * @socket_close
14. +--------------------------------
15. */
17. //设置不超时并打印所以错误
18. error_reporting(0);
19. set_time_limit(0);
21. //地址和端口号
22. $address ="127.0.0.1";
23. $port =10000;
25. //创建socket链接
26. $socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
27. if($socket ===false){
28. echo "socket_create() failed: reason: ". socket_strerror(socket_last_error())."\n";
29. die;
30. }else{
31. echo "socket successfully created.\n";
32. }
34. //连接到地址和端口号
35. echo "Attempting to connect to '$address' on port '$port'...\n";
36. $result = socket_connect($socket, $address, $port);
37. if($result ===false){
38. echo "socket_connect() failed.\nReason: ($result) ". socket_strerror(socket_last_error($socket))."\n";
39. die;
40. }else{
41. echo "successfully connected to $address.\n";
42. }
44. //发给 server
45. $msg ="hello,I'm client\n";
46. socket_write($socket, $msg, strlen($msg));
48. echo "send to server: $msg\n";
50. //接收 server的消息
51. $buf = socket_read($socket,8192);
52. echo "recvice from server: $buf\n";
54. echo "Closing socket...";
55. socket_close($socket);

先打开一个cmd运行 php server.php 就会阻塞掉，等待客户端：

D:\wamp\www\testphp\socket>php server.php
server started, accepting connections...

再打开一个cmd 运行 php client.php 然后分别看client端和server端：

client端：

 

1. D:\wamp\www\testphp\socket>php client.php
2. socket successfully created.
3. Attempting to connect to '127.0.0.1' on port '10000'...
4. successfully connected to 127.0.0.1.
5. send to server: hello,I'm client
6. recvice from server: congratulations! you success!
7. Closing socket...

server端：

 

1. D:\wamp\www\testphp\socket>php server.php
2. Server started, accepting connections...
3. send to client: congratulations! you success!
4. recvice from client: hello,I'm client
5. Closing sockets...

我们就能清楚的看到里面的通讯过程了。很好理解。