TCP套接字

1.概念

套接字是专门进行网络间数据通信的一种文件类型,可以实现不同主机之间双向通信,包含了需要交换的数据和通信双方的IP地址和port端口号。

2.套接字文件的创建

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int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:该函数用来创建各种各样不同的套接字
参数
    参数 domain:套接字所依赖的网络介质
        AF_INET:表明是 ipv4
        AF_INET6:表明是 ipv6
        AF_LOCAL/AF_UNIX:表明是本地通信,不是网络通信,专门指代域套接字
        
    参数 type:套接字的类型,常用的类型就一下2种
        SOCK_STREAM:提供一个有序的,可靠的,双向的(全双工),基于连接的 字节流套接字
            一个超大的数据传输都是有可能支持
        SOCK_DGRAM:提供一个数据包(非连接的,不可靠的,有最大长度要求的)套接字
        
        字节流优点:允许发送无穷大的数据,只不过在内核中给这些数据做了分割而是,但是实际上由于连续发送的原因,这些数据最终还是粘连在一起
        字节流缺点:对于接受端来说,接受到的多组数据都粘连在一起了,所以需要额外花功夫去区分从哪到哪是一组数据
        数据报优点:数据不会粘连,发几次数据就是几次数据
        数据报缺点:发送的数据由于不会粘连,需要手动的将超大数据分批次发送,每次发送的数据大小有上限
        
    参数 protocol : 套接字依赖的通信协议
        一般直接写 0 ,表示根据 参数type 和 参数 domain,自动选择通信协议
        
    一般情况下:AF_INET + SOCK_STREAM + 0 ,最终创建是一个 TCP 套接字
                AF_INET + SOCK_DGRAM + 0 ,最终创建的是一个 UDP 套接字

3.TCP和UDP区别

tcp是可靠的,基于连接的字节流协议

tcp 拥有流量控制功能,顺序控制功能,应答重发功能,以保证在网络不拥堵的时候,所有数据都能正确发送

udp协议由于非连接,没有可靠的应答手段

所以 udp协议传输效率高于tcp协议,传输的稳定性低于tcp协议

udp协议容易丢包,但是速度快

4.向套接字中写入ip和port

4.1目的

客户端:

写入 ip 的目的:通过ip地址,找到该客户端想要连接的服务器在哪

写入 port的目的:通过port明确,想要发送的数据,应该发送到服务器的哪个进程里面、哪个端口里面

服务器:

写入 ip 的目的:过滤掉一些不想接受连接的客户端,指定仅仅只接受哪些客户端的连接

如果写入:

192.168.1.1 : 表示,只接受ip地址为 192.168.1.1 客户端的连接

192.168.1.0 :表示,只接受这个网段下,所有客户端的连接,这个网段下有几个客户端取决于子网掩码

0.0.0.0 :表示,不做任何过滤,允许所有客户端的连接,服务器套接字ip地址一般都写这个

写入port的目的:由于客户端发送数据时候,只会向特定port中发送数据,所以服务器在读取客户端所发送数据的时候,一定要去客户端所填写的port中读取数据

4.2为套接字写入ip和port的函数

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int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能:为套接字 sockfd 写入 ip 和 port
参数 sockfd:准备写入ip和port的套接字
参数 addr:类型为 sockaddr * ,是一个通用套接字结构体地址
    这里根据套接字种类的不同(ipv4,还是ipv6,还是本地域套接字),真实传入的套接字结构体地址是不同的
    但是无论怎么不同,功能都是一样
    这个参数的最终目的,都是用来描述套接字中的一些信息的
    比如说:tcp用的ipv4套接字,结构体里面就应该记录了一个 ipv4的地址和一个port端口号
            tcp用的ipv6套接字,这里就应该传入一个结构体,里面记录了一个 ipv6地址和一个port端口号
            本地域套接字,这里就应该传入一个结构体,里面记录了一个本地套接字文件的路径名

    我们如果使用的是 tcp套接字的话,这里要求提前准备一个
    struct sockaddr_in 类型的结构体
参数 addrlen:实际上就是参数 addr 的长度

5.通过套接字发送数据

专门针对套接字的发送函数

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ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
功能:通过套接字sockfd,将数据发送到接收端
参数 sockfd、buf、len : 这3个参数和 write 一模一样,意义也一样
参数 flags : 唯一和write 不一样的参数,这个参数一般只有2个选项
    0 :默认属性,默认属性下,send和write 一会儿事
    MSG_DONTWAIT : 填写这个宏的话,会让send函数称为一个非阻塞型函数
        send 和 write 默认是阻塞函数
        send 和 write 什么时候会产生阻塞?
            当写入数据的目标地点,接收区满了之后,再次写入数据,就会产生阻塞,等待接收区产生空余空间位置
        如果 send 和 write 变成 非阻塞函数之后
            接收区写满,再次send 或者 write 新写入的数据将被丢弃,写入失败
返回值:成功返回写入的数据的字节数,失败返回 -1

所以:send对比write的优点就是:
    send可以很轻松的在阻塞和非阻塞之间切换
    write虽然也可以在阻塞和非阻塞之间切换,但是操作比较复杂

6.通过套接字接收数据

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ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能:通过套接字 sockfd接受网络中发来的数据
参数 sockfd、buf、len 和read一样
参数 flags :有2个选项
    0:默认属性,默认状态下,recv和read一模一样
    MSG_DONTWAIT:使read函数称为一个非阻塞函数
    
返回值:
    阻塞模式下:成功接受数据,返回接受到的数据的字节数,套接子损坏,返回-1
        当阻塞模式 变成非阻塞模式后,recv就会一直返回0
            当客户端与服务器连接中的时候,recv函数默认是一个阻塞函数
            当客户端与服务器断开链接后,recv函数就会从阻塞模式瞬间变成非阻塞模式
            所以,我们可以通过recv函数的返回值,判断,客户端\服务器是否下线
            
    非阻塞模式下:
        成功接受数据,返回接受到的数据的字节数
        如果没有数据可接受,返回0
        如何客户端与服务器断开链接,返回-1
        
总结:recv对比read优点
    recv可以轻松的切换成非阻塞模式
    read稍微要花点功夫

7.tcp服务器创建流程

1.创建服务器套接字

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int server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

2.准备struct sockaddr_in 结构体

将ip 和 port提前放在结构体中

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struct sockaddr_in addr = {0};
	addr.sin_family = AF_INET;	
	addr.sin_port = htons(port);
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");

3.用bind函数讲准备好的结构体中的信息写入套接字

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bind(server,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));

4.接收客户端的连接

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accept(server,(struct sockaddr*)&client_addr,&client_len);

5.用read/recv读取客户端发来的消息

6.用write/snd发送消息