《Linux高性能服务器编程》学习笔记——第五章 Linux网络编程基础API(2)
现在学习Linux网络编程基础API第二个部分，socket编程的基础操作API。
二、socket基础API
1、创建socket
linux中一切皆文件，socket是可读可写可控制可关闭的文件描述符。创建socket的系统调用：
#include
#include
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain参数表示使用哪个底层协议族，TCP/IP时该参数为PF_INET或PF_INET6，UNIX本地域协议族该参数为PF_UNIX。
type参数指定服务类型：SOCK_STREAM(流服务，传输层使用TCP)、SOCK_UGRAM(数据报服务，传输层使用UDP)。
在linux2.6.17后，type参数可以接受上述服务类型与SOCK_NONBLOCK或SOCK_CLOEXEC标志相或的值。SOCK_NONBLOCK表示将新创建的socket设为非阻塞的，SOCK_CLOEXEC表示用fork调用创建子进程时在子进程中关闭该socket。linux2.6.17前，文件描述符的这两个属性都需要额外的系统调用来设置（比如fcntl）。
注：这块后续需要深入一下，当前先不深究！！
protocol参数是在前两个参数构成的协议集下再选一个具体的协议，通常是唯一的，一般设置为0，表示使用默认协议。NETLINK机制中有涉及，需要设置为具体的类型。
socket系统调用成功返回一个socket文件描述符，失败返回-1，并设置errno。
2、命名socket
创建socket后，需要将其与socket地址绑定，称为给socket命名。服务器程序中通常需要给socket命名，这样客户端才能知道如何连接它。客户端则通常不需要命名socket，而是采用匿名方式即使用操作系统自动分配的socket地址。命名socket的系统调用为：
#include
#include
int bind(int sockfd, const struct sockaddr* my_addr, socklen_taddrlen);
bind将my_addr指向的socket地址分配给未命名的sockfd文件描述符，addrlen指出该socket地址的长度。
该函数成功返回0，失败返回-1并设置errno。两种常见errno是EACCES和EADDRINUSE。
EACCES，被绑定的地址是受保护的地址，仅超级用户能够访问。比如普通用户将socket绑定到知名服务端口（0~1023）。
EADDRINUSE，被绑定的地址正在使用。比如绑定到一个处于TIME_WAIT状态的socket地址。
3、监听socket
socket绑定后还不能立即接受客户连接，需要创建一个监听队列存放待处理的客户连接。由listen系统调用完成：
#include
int listen(int sockfd, int backlog);
sockfd指定被监听的socket，backlog参数表示内核监听队列的最大长度，超过后服务器将不受理新的客户连接，客户端将收到ECONNREFUSED错误。backlog表示处于完全连接状态的socket上限，典型值是5。通常监听队列中完全连接的上限比backlog稍大。
命令netstat -nt | grep 12345
4、接受连接
accept系统调用从listen监听队列中接受一个连接：
#include
#include
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
sockfd表示执行过listen调用的监听socket（处于LISTEN状态称为监听socket，处于ESTABLISHED状态的socket称为连接socket）。addr参数用来获取远端socket地址，长度由addrlen指出。accept成功返回一个新的连接socket，唯一标识了被接受的连接，服务器可以读写该socket与客户端通信，失败时返回-1并设置errno。
accept只是从监听队列中取出连接，而不论连接处于何种状态（比如ESTABLISHED或CLOSE_WAIT），也不关心任何网络状况的变化。
5、发起连接
服务器端通过listen被动接受连接，客户端需要主动与服务器建立连接：
#include
#include
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
sockfd是由socket系统调用返回的socket。serv_addr是服务器监听的socket地址，addrlen指定地址长度。
connect成功返回0，sockfd唯一的标识这个连接，客户端可以读写sockfd与服务器通信。失败返回-1并设置errno，常见错误有ECONNREFUSED和ETIMEOUT。
ECONNREFUSED表示目标端口不存在连接被拒绝，ETIMEOUT连接超时。
6、关闭连接
关闭连接就是关闭对应的socket：
#include
int close(int fd);
close系统调用并非总能立即关闭一个连接，它只是将其引用计数减一，当fd的引用计数为0时才真正关闭。多进程程序中，一次fork调用默认使父进程中打开的socket引用计数加一，因此需要在父进程和子进程中都要执行close才能将连接关闭。
如果要立即关闭连接，可以使用shutdown系统调用（相对close，它专门为网络程序设计）：
#include
int shutdown(int sockfd, int howto);
howto参数决定了shutdown的行为：
SHUT_RD：关闭socket的读，不能再进行读操作，且socket接收缓存中的数据被丢弃；
SHUT_WR：关闭socket的写，发送缓存中的数据会在真正关闭连接前发送出去，不可写，半关闭状态；
SHUT_RDWR：同时关闭读写。
shutdown成功返回0，失败返回-1并设置errno。