linux网络编程笔记

以下是对我之前学习的linux网络编程的一些笔记。

int socket(int domain, int type, int protocol);
type这个参数，可以加上一个 SOCK_NONBLOCK,把套接字设置为非阻塞，保证这一设置的原子性。

int listen(int sockfd, int backlog);

把sockfd设置成listen状态，之后就可以完成三次握手了，其实三次握手是在内核态完成的，accpet仅仅只是移除已经做好三次握手的链表中的套接字。
而backlog有最大值限制，一般为128。这就是做好三次握手，却没有被accept移除的数据链表大小。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
绑定sockfd和端口，以及IP，注意：sockaddr的另一个异构的结构体：sockaddr_in中的sin_port和sin_address必须是网络字节序。
为什么sin_family不用？
因为它不用发送到网络上去，而port和address分别放在传输层和网络层。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
用于从已经完成三次握手的链表中将移除队头，并且返回句柄（fd）。并且利用sockaddr数据结构返回连接的socket的port，family，IP等数据。

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                   socklen_t addrlen);

connect的一些错误返回分析：

(1)原因：连接没有打开的port
   用户态：errno=111(connection refused)
  （内核态）传输层：TCP收到了对端机器发送的RST包。
（2）原因:连接一个不存在的IP（ping不到的IP）
    用户态：errno=110(connection time out)
    （内核态）传输层：TCP不断进行超时重传，总共127s，
    时间间隔：1s，2s，4s，8s，16s，32s，64s，指数退避。
    重传的TCP报文中一般只有时间戳选项会有变化，时间戳选项一般用于计算RTT，防止回绕（时间要大于2mst），syn cookie是把一些第一次SYN协商的值（如：wscale，sack）编进32bit时间戳中。
    syn cookie：收到TCP SYN包，并返回SYN|ACK不分配数据区，而是用对方SYN包，算法出cookie值，在发SYN|ACK时，把cookie作为序列号！在SYN_RECVD状态下收到对方的ack号，比对，如果合法，则分配内核数据区（分配数据区的其他选项，协商的其他选项，会放在32bit时间戳中）。

（3）如果设置SOCK_NONBLOCK，connect一般会立即返回-1,errno = EINPROGRESS，当然也可能直接返回0表示成功，这个情况很特殊，就不做讨论。

如果返回-1,errno=EINPROGRESS，在后面的怎么使用？

一般会利用epoll来进行阻塞判断。

具体是先向epoll_create创建的epfd（句柄）注册connect获得的connfd，然后利EPOLLERR中利用getsockopt对套接字的错误errno进行提取。

注意：利用epoll多路复用，一般使用以上这个方法获取套接字的errno。而且取完以后，errno会被重置为0,就是说，任何错误，只有一次得知的机会;但是除此之外，一般函数如果成功返回都不会对errno进行修改。

LT：
当出现以上1、2的错误时，按以上方式注册的套接字，会触发无数次EPOLLIN/EPOLLOUT和一次EPOLLERR。

ET:

均只触发一次。

epoll_create(int size);
这个size是没有什么意义的，但是不能小于等于0,不然会出错。

epoll的ET和LT的比较：
LT：在EPOLLOUT方面，只要缓冲区有空闲位置，就会触发。而EPOLLIN事件，则只要数据没读完就会不断触发EPOLLIN。
在LT被发满的缓冲区以后（此时win=0），OUT就停止了，但是通过tcpdump可以发现有时还有0字节的数据包发送到对端，这是为了避免糊涂窗口。

ET：在OUT方面，第一次添加套接字 和 发送缓冲区从满变成非满会触发一次，但是只触发一次。而IN事件则有数据来触发一次，而且会赠送一次EPOLLOUT事件。

listen的套接字是不会触发EPOLLOUT事件，如果向它写入，会发生SIGPIPE信号。

利用getsockopt(conn_sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &snd_size, &optlen);可以获得sock的缓冲区大小，但是这个大小和传输层的win的大小不一致,win是不可控制的，有内核完成大小控制。而win却刚好和 setsockopt(conn_sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &rcv_size, optlen);的rcv_size一样大。
默认的sendbuffer在/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem
默认的recvbuffer在/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem
默认的sendbuffer在/proc/sys/net/core/wmem_max
默认的recvbuffer在/proc/sys/net/core/rmem_max
而最小值通过测试发现和网上说的不太一样，所以没有得出结论！！！mark一下，以后解决。
最小的sendbuffer=4608,recvbuffer=2304.
注意：不同的机器可能不同。我的机器版本：ubuntu14.04


write和read的阻塞和非阻塞行为：
read：
非阻塞：read读到数据，那么返回值为数据大小。读不到，则返回EAGAIN，表示数据还未就绪。
阻塞：read不管读不读够buffersize指定的数据，只要读到数据，都可能返回，没有数据则阻塞。
如果read套接字返回值为0,那么说明read到文件未，要close套接字。

write：
非阻塞：只要写入了数据就会返回写入数据的大小，当缓冲区满时，返回EAGAIN，表示还不能写入。
阻塞：这个和read不太一样，必须要写入buffersize的数据才能返回，否则阻塞。

write和sigpipe
阻塞和非阻塞的情况相同：

1.socket write中，对方socket断开（进入CLOSE_WAIT），收到RST包，第一次写，返回errno=104，不会产生SIGPIPE信号。但第二次写，就会产生sigpipe信号，errno=32（这个要对sigpipe做处理才能看到，因为不做处理，程序直接崩溃，根本看不到）。

可以使用shutdown进入半关闭状态。

2.如果read一个已经close的套接字，会产生errno=9（无效套接字）的错误。