socket编程(一)使用SOCK_STREAM建立可靠通信

socket是我们用来进行网络编程的基本API，一般系统都提供了socket，unix以及类unix(Linux、mac)它们都提供了socket，不过不同平台还是有那点区别的，其中Windows区别最大了。本文的代码是在mac上测试通过的。

socket是一个应用层编程API，提供了tcp/ip四层模型的第三层传输层的TCP、UDP协议的数据传输方式。第二层网际层有IP协议，它本来是不可靠的协议，而TCP在它的基础上提供了可靠传输。UDP仍然提供不可靠传输。

两个进程若想通信，可以通过socket来进行，不管这两个进程在什么位置，只要它们的主机都实现了TCP/IP协议栈。

我们用网络地址(ip)+port来标识一个通信实体，A要找到B，只需要知道B的ip:port即可。若B处理的是TCP报文，那么A应该指定传输协议是tcp,要是指定个udp或则其它协议，那么B得到了传输层发给应用层的报文将是一个非TCP报文，B在传输层会丢弃这个报文。

传输层TCP报文只用到了port，网际层IP报文用到了ip地址，同时把TCP报文作为它的部分报文内容。

下面是TCP报文，有源port与目的port。报文本身说明了它是TCP报文，在socket中我们如果用TCP协议，那么我们要指定socket用TCP协议。

下面是ip报文，有源ip与目的ip。

根据上面两个报文我们可以看出socket不是一个工作在哪个层上的API，而是一个跨层的网络编程API，为应用层提供服务，我们可以开发一些网络层协议。

服务器端：

socket编程，流程很固定。TCP传输模式是服务器端先创建一个socket，然后把这个socket绑定到一个地址上。这个时候socket可以工作了，让它向tcp/ip协议栈请求一个监听服务并创建一个服务队列来接受那些请求。这个服务队列是什么样子的，我们看下服务器怎么跟客户端通过三次握手接受请求并且建立连接的。

第一次

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。

第二次

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次l握手。

上面三次握手后，客户端与服务器可以开始通信了，而且通信是可靠的。那么服务队列到底是什么呢？它实际是一个未连接队列。这个队列如果每次跟客户端只有第一次握手，

后面客户端不给它第二次握手，而且大量的客户端都这样做，你猜会这么样？哈哈，未连接队列里将都是Syn_RECV状态，它达不到ESTABLISHED状态，不会被删除，

这个队列就会满了，然后其它客户端不能跟服务器通信了，这个其实是一种dos攻击。

在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包（syn=j）开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，

并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于 Syn_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，

删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

未连接队列：

在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包（syn=j）开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，

并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于 Syn_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，

删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

监听服务好了后，你可以在任何你高兴的时候去检查未连接队列，看哪个条目是ESTABLISHED状态的，你可以删除这个条目，跟这个3次握手完成的客户端进程进行通信，

进行数据的接受与发送，同样任何时刻可以终止通信。3次握手后，队列里存的是客户端的地址信息以及ESTABLISHED状态，如果进程不去接受请求，tcp/ip协议栈不会去删除

该条目的，一旦队列满了，后面就没位置放完成三次握手的请求了。完成三次握手表示建立了连接，这个是相对于tcp/ip协议栈的，并不表示我们的进程就接受了客户端的通信

请求，如果你想接受一个客户端的通信请求，那么需要主动去查询，然后去接受请求，最后才可以通信。查询的时候一般都是以阻塞方式进行的，没人完成3次握手的通信实体时，

线程会被阻塞，一旦该事件完成，进程会继续运行该线程。服务器在主线程中可以被阻塞，在子线程中进行数据收发，这样主线程阻塞了，不会影响子

线程。阻塞本来是进程的一种状态，但是现在线程也是可以的，线程阻塞并不代表进程就阻塞了。

下面是服务器代码， 格式很固定，就多了个用子线程与请求通信的实体进行通信。后面再详细的研究网络方面的编程，目的是为我写的2d回合角色扮演游戏(方块世界：图片就是

方块，现在画画太丑了，时间也不是很多。)提供一个服务端。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void* msgHandle(void *);

int main (int argc, const char * argv[])
{
    //struct sockaddr_in : Socket address, internet style
    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
    server_addr.sin_family = AF_INET;//Address families AF_INET互联网地址簇
    server_addr.sin_port = htons(111332);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    bzero(&(server_addr.sin_zero),8);
    
    //创建socket
    int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//SOCK_STREAM 有连接
    if (server_socket == -1) {
        perror("socket error");
        return 1;
    }
    
    //绑定socket：将创建的socket绑定到本地的IP地址和端口，此socket是半相关的，只是负责侦听客户端的连接请求，并不能用于和客户端通信
    int bind_result = bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (bind_result == -1) {
        perror("bind error");
        return 1;
    }
    
    //listen侦听 第一个参数是套接字，第二个参数为等待接受的连接的队列的大小，在connect请求过来的时候,
    //完成三次握手后先将连接放到这个队列中，直到被accept处理。如果这个队列满了，且有新的连接的时候，对方可能会收到出错信息。
    if (listen(server_socket, 5) == -1) {
        perror("listen error");
        return 1;
    }

    while (true) {
        // 接受一个客户端的tcp连接 创建socket跟客户端通信
        printf("wait client\n");
        
        struct sockaddr_in client_address;
        socklen_t address_len;
        
        int client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr *)&client_address, &address_len);
        setsockopt(client_socket, SOL_SOCKET, SO_NOSIGPIPE, NULL, sizeof(int));
        
        if (client_socket == -1) {
            perror("accept error");
            return -1;
        }
        printf("accept client\n");
        
        // 启动一个线程跟客户端进行通信
        pthread_t id;
        pthread_create(&id, NULL, msgHandle, &client_socket);
//        pthread_join(id, NULL);
        pthread_detach(id);
    }
    
    return 0;
}

void* msgHandle(void *arg){
    int client_socket = *(int*)arg;

    printf("client socket id:%d", client_socket);

    int i = 1;
    while (i< 10) {
        printf("%d", i);
        i+=1;
    }
    
    fflush(stdout);
    
    // 进行消息处理  接受客户端消息 然后处理消息
    
    return 0;
}