操作系统与网络 (11. 套接字编程 (Socket))

自修之道莫难于养心！

11. 套接字编程 (Socket)

11.1 UDP (User Datagram Protocol) 用户数据报协议

11.1.1 流程

• 客户端
  1. 创建 socket 文件描述符
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  domain: 地址域,AF_INET_IPV4地址域
  type: 套接字类型 socket_STEAM: 流式套接字 socket_DGRAM: 数据报套接字
  protocol: 传输层协议类型 0–默认 IPPROTO_IPC 6 IPPROTO_udp 17
  返回值: 套接字操作句柄–文件描述符
  2. 绑定端口号 (客户端不推荐主动绑定,发送数据的时候能够表述从哪个端口号发送出去,
  回复数据时就会再回复到这个地址端口上)
  int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
  3.发送数据(将data中dlen长度的数据通过sockfd对应的socket结构中的ip/端口将数据发
  送到dest_addr地址的主机上)
  sendto(sockfd,data,dlen,flag,dest_addr,addr_len);
  4.接受数据(从socket对应的socket结构体中的接受队列中取出一条数据放到buf中)
  recvfrom(sockfd,buf,len,flag,&peer_addr,&addr_len);
  5.关闭套接字
  int close();
• 服务端
  1. 创建 socket 文件描述符
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  2. 绑定端口号 (客户端不推荐主动绑定,发送数据的时候能够表述从哪个端口号发送出去,
  回复数据时就会再回复到这个地址端口上)
  int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
  3.接受数据(从socket对应的socket结构体中的接受队列中取出一条数据放到buf中)
  recvfrom(sockfd,buf,len,flag,&peer_addr,&addr_len);
  4.发送数据(将data中dlen长度的数据通过sockfd对应的socket结构中的ip/端口将数据发
  送到dest_addr地址的主机上)
  sendto(sockfd,data,dlen,flag,dest_addr,addr_len);
  5.关闭套接字
  int close();

11.1.2 适用场景

实时性要求极高, 但是安全性要求不是很高的场景 (例如视频传输)

11.1.3 特点

传输层协议, 无连接, 不可靠传输, 面向数据报

11.2 TCP (Transmission Control Protocol) 传输控制协议

11.2.1 流程

• 客户端
  1. 创建 socket 文件描述符
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  2. 绑定端口号 (客户端不推荐主动绑定,发送数据的时候能够表述从哪个端口号
  发送出去,回复数据时就会再回复到这个地址端口上)
  int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
  3.向服务端发起连接请求
  connect(socketfd,srv_addr,addrlen);
  4.发送数据(将data中dlen长度的数据通过sockfd对应的socket结构中的ip/端口将
  数据发送到dest_addr地址的主机上)
  sendto(sockfd,data,dlen,flag);
  5.接受数据(从socket对应的socket结构体中的接受队列中取出一条数据放到buf中)
  recvfrom(sockfd,buf,dlen,flag);
  6.关闭套接字
  int close();
• 服务端
  1. 创建 socket 文件描述符
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  2. 绑定端口号 (客户端不推荐主动绑定,发送数据的时候能够表述从哪个端口号
  发送出去,回复数据时就会再回复到这个地址端口上)
  int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
  3. 开始监听(告诉操作系统若是有的新的客户端连接请求过来了,就是为这个客户端
  完成三次握手建立连接的过程);
  backlog: 客户端的最大并发连接数
  listen(sockfd,int backlog);
  4. 获取已完成连接
  5. 通过获取的已完成连接socket接收数据
  6. 通过获取得已完成连接socket发送数据
  7. 关闭套接字
  int close();

11.2.2 适用场景

安全性要求极高的场景 (文件传输)

11.2.3 特点

传输层协议, 有连接, 可靠传输, 面向字节流

11.2.4 TCP服务端缺陷

TCP服务端为每个客户端都新建套接字进行独立通信, 但是服务端无法获知哪个客户端数据会先
到来, 因此可能会阻塞在等待连接请求或者等待接收某个客户端数据.

11.2.5 解决方案

1. 多进程, 多线程任务处理;
2. 每个线程,进程独立负责一个功能;
3. 一个线程,进程复制客户端已完成连接获取功能;
4. 为每个客户端都建立一个线程,进程处理独立通信.