socket() 返回的 sockfd 是一个描述符。socket()对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字,而socket()用于创建一个socket描述符(socket descriptor),它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样,后续的操作都有用到它,把它作为参数,通过它来进行一些读写操作。
int socket(int protofamily, int type, int protocol);//返回sockfd
socket()的三个参数分别为:
调用socket()返回的socket描述字存在于协议族(address family,AF_XXX)空间中,但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址,就必须调用bind()函数,否则当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。
bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket()返回的socket。服务器一般是要主动绑定IP地址和端口号的,但是客户端一般是不需要的,因为客户端调用connect的时候,内核会自动分配一个端口号给它。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
bind()函数的三个参数分别为:
作为一个服务器,在调用 socket()、bind() 之后就会调用listen()来监听这个socket,如果客户端这时调用connect()发出连接请求,服务器端就会接收到这个请求。
int listen(int sockfd, int backlog);
listen() 的第一个参数即为要监听的socket描述字,第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的,listen函数将socket变为被动类型的,等待客户的连接请求。
调用该函数后,socket会主动从连接套接字变为监听套接字。
TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后,就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就向TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后,就会调用accept()函数取接收请求,这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了,即类同于普通文件的读写I/O操作。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); //返回连接connect_fd
accept()函数的三个参数分别为:
如果accept成功返回,则服务器与客户已经正确建立连接了,此时服务器通过accept返回的套接字来完成与客户的通信。
accept()默认会阻塞进程,直到有一个客户连接建立后返回,它返回的是一个最新可用的套接字,这个套接字是连接套接字。
两种套接字
监听套接字: 监听套接字正如accept的参数sockfd,它是监听套接字,在调用listen函数之后,是服务器调用socket()函数生成的套接字,称为监听socket描述字(监听套接字)
连接套接字:调用listen()后,一个套接字会从主动连接的套接字变身为一个监听套接字;而accept()返回的是已连接socket描述字(一个连接套接字),它代表着一个网络已经存在的点对点连接。
一个服务器通常只创建一个监听套接字,它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个连接套接字,当服务器完成了对某个客户的服务,相应的连接套接字就被关闭。
**自然要问的是:为什么要有两种套接字?**原因很简单,如果使用一个描述字的话,那么它的功能太多,使得使用很不直观,同时在内核确实产生了一个这样的新的描述字。
连接套接字socketfd_new 并没有占用新的端口与客户端通信,依然使用的是与监听套接字socketfd一样的端口号。
服务器与客户建立好连接后,就可以调用网络I/O进行读写操作了,网络I/O操作有下面几组:
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
read函数是负责从fd中读取内容.当读成功时,read返回实际所读的字节数,如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了,小于0表示出现了错误。如果错误为 EINTR 说明读是由中断引起的,如果是 ECONNREST 表示网络连接出了问题。
write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd,成功返回写入的字节数。失败时返回 -1,并设置errno变量,如果错误为 EINTR 表示在写的时候出现了中断错误。如果为 EPIPE 表示网络连接出现了问题。
在服务器与客户端建立连接之后,会进行一些读写操作,完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字,好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。
int close(int fd);
close一个 TCP socket 的行为是把该socket标记为已关闭,然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用,也就是说不能再作为read或write的第一个参数。
注意:close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1,只有当引用计数为0的时候,才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。
客户端调用的socket()函数与服务器调用的socket()函数相同,区别在于客户端不用调用bind()为socket()返回的socket绑定一个地址。
客户端调用 connect() 发出连接请求。调用 connect() 时由系统随机生成一个端口号和自身的ip地址组合,并指定给socket。
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字,第二参数为服务器的socket地址,第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。
read()、write()等
参见上文。
close()函数
参见上文。
从图中可以看出:
int x;
x=fcntl(sockfd,F_GETFL,0);
fcntl(sockfd,F_SETFL,x | O_NONBLOCK);
fcntl() 是对文件描述符进行操作的一个函数,F_GETFL表示获取属性,而F_SETFL表示设置属性。