Linux网络编程——TCP&UDP编程流程（一）

TCP和UDP协议的特点

• TCP协议：面向连接的、可靠的、字节流服务
• UDP协议：无连接的、不可靠的、数据报服务
• 编程方式：C/S（客户端/服务器）

TCP编程流程

TCP编程分为客户端和服务器端两个部分

• TCP服务器端的编程流程

1. 创建用于监听的 socket套接字： int socket()；
2. 命名创建的 socket套接字： int bind()；其中包含服务器的地址信息： struct sockaddr_in；(IP地址+端口号)
3. 创建监听队列： int listen();
4. 获取—个客户端连接，返回连接 socket套接字： int accept()；
5. int recv()；接收数据
6. int send()；发送数据
7. int close()；关闭连接

• TCP客户端的编程流程

1. 创建用于和服务器通信的 socket套接字： int socket();
2. 与服务器连接： int connect()；
3. int send()；发送数据
4. int recv()；接收数据
5. int close()；关闭连接

• 当通信连接成功后，发送和接收的数据并不会立即被发送和接收，而是先存入TCP发送缓冲区和TCP接收缓冲区中
  

TCP中的阻塞

• TCP服务器程序执行过程中会有两个位置阻塞

1. 没有客户端连接时，accept方法会阻塞
2. 客户端连接上但是没有发送数据，recv方法会阻塞

TCP编程主要函数详解

1. socket();

#include 

// 创建套接字，成功返回套接字的文件描述符(>= 0)，失败返回-1
int socket(int domain，int type，int protocol);

参数	含义
domain	设置套接字的协议簇 ：AF_UNIX / AF_INET / AF_INET6
type	设置套接字的服务类型：SOCK_STREAM(TCP) / SOCK_DGRAM(UDP)
protocol	一般设置为0，表示使用默认协议

2. bind();

// 将sockfd与一个socket地址绑定，成功返回0，失败返回-1
int bind(int sockfd，const struct sockaddr *addr，socklen_t addrlen);

参数	含义
sockfd	网络套接字描述符
addr	地址结构，一般使用专用的IPV4的地址结构struct sockadddr_in，再强转为通用结构
addrlen	socket地址的长度

• bind方法也有可能绑定失败，失败原因如下

1. 使用的IP地址不正确，IP地址一定是服务器程序运行的主机的IP地址，若测试则可用回环地址"127.0.0.1"
2. 使用的端口号不正确
   （1）使用了其他TCP程序正在使用的端口号
   （2）使用了没有权限使用的端口号，如0-1024(知名端口)

3. listen();

// 创建一个监听队列以存储待处理的客户连接，成功返回0，失败返回-1
int listen(int sockfd，int backlog);

参数	含义
sockfd	被监听的 socket套接字
backlog	表示处于完全连接状态的 socket的上限，经典值为5

• listen只是创建了一个监听队列，并不会阻塞，监听客户端链接是由内核来完成的
  
  listen创建两个队列，分别为未完成和已完成，其中 backlog为已完成握手的队列的长度

4. accept();

// 从listen监听队列中接收一个连接，成功返回一个新的连接socket，该socket唯一地标识了被接收的这个连接，失败返回-1
int accept(int sockfd，struct sockaddr addr，socklen_t *addrlen);

参数	含义
sockfd	执行过listen系统调用的监听socket
addr	用来获取被接受连接的远端socket地址
addrlen	指定该socket地址的长度

• 新的连接 socket：与一个特点的客户端连接的socket，后续与此客户端的通信过程都是通过这个套接字完成

5. send();&recv();

// 读取sockfd上的数据
ssize_t recv(int sockfd，void *buff，size_t len，int flags);
// 往socket上写入数据
ssize_t send(int sockfd，const void*buff，size_t len，int flags);

参数	含义
sockfd	accept()返回的新的连接 socket
recv：buff&len	分别指定读缓冲区的位置和大小
send：buff&len	分别指定写缓冲区的位置和数据长度
flags	参数为数据收发提供了额外的控制，一般为0

6. connect();

// 客户端需要通过此系统调用来主动与服务器建立连接，成功返回0，失败返回-1
int connect(int sockfd，const struct sockaddr *serv_addr，socklen_t addrlen);

参数	含义
sockfd	由socket返回的一个socket
serv_addr	服务器监听的 socket地址（要连接的服务器的地址信息）
addrlen	指定这个地址的长度