操作系統與網絡 (11. 套接字編程 (Socket))

自修之道莫難於養心！

11. 套接字編程 (Socket)

11.1 UDP (User Datagram Protocol) 用戶數據報協議

11.1.1 流程

• 客戶端
  1. 創建 socket 文件描述符
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  domain: 地址域,AF_INET_IPV4地址域
  type: 套接字類型 socket_STEAM: 流式套接字 socket_DGRAM: 數據報套接字
  protocol: 傳輸層協議類型 0–默認 IPPROTO_IPC 6 IPPROTO_udp 17
  返回值: 套接字操作句柄–文件描述符
  2. 綁定端口號 (客戶端不推薦主動綁定,發送數據的時候能夠表述從哪個端口號發送出去,
  回覆數據時就會再回復到這個地址端口上)
  int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
  3.發送數據(將data中dlen長度的數據通過sockfd對應的socket結構中的ip/端口將數據發
  送到dest_addr地址的主機上)
  sendto(sockfd,data,dlen,flag,dest_addr,addr_len);
  4.接受數據(從socket對應的socket結構體中的接受隊列中取出一條數據放到buf中)
  recvfrom(sockfd,buf,len,flag,&peer_addr,&addr_len);
  5.關閉套接字
  int close();
• 服務端
  1. 創建 socket 文件描述符
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  2. 綁定端口號 (客戶端不推薦主動綁定,發送數據的時候能夠表述從哪個端口號發送出去,
  回覆數據時就會再回復到這個地址端口上)
  int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
  3.接受數據(從socket對應的socket結構體中的接受隊列中取出一條數據放到buf中)
  recvfrom(sockfd,buf,len,flag,&peer_addr,&addr_len);
  4.發送數據(將data中dlen長度的數據通過sockfd對應的socket結構中的ip/端口將數據發
  送到dest_addr地址的主機上)
  sendto(sockfd,data,dlen,flag,dest_addr,addr_len);
  5.關閉套接字
  int close();

11.1.2 適用場景

實時性要求極高, 但是安全性要求不是很高的場景 (例如視頻傳輸)

11.1.3 特點

傳輸層協議, 無連接, 不可靠傳輸, 面向數據報

11.2 TCP (Transmission Control Protocol) 傳輸控制協議

11.2.1 流程

• 客戶端
  1. 創建 socket 文件描述符
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  2. 綁定端口號 (客戶端不推薦主動綁定,發送數據的時候能夠表述從哪個端口號
  發送出去,回覆數據時就會再回復到這個地址端口上)
  int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
  3.向服務端發起連接請求
  connect(socketfd,srv_addr,addrlen);
  4.發送數據(將data中dlen長度的數據通過sockfd對應的socket結構中的ip/端口將
  數據發送到dest_addr地址的主機上)
  sendto(sockfd,data,dlen,flag);
  5.接受數據(從socket對應的socket結構體中的接受隊列中取出一條數據放到buf中)
  recvfrom(sockfd,buf,dlen,flag);
  6.關閉套接字
  int close();
• 服務端
  1. 創建 socket 文件描述符
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  2. 綁定端口號 (客戶端不推薦主動綁定,發送數據的時候能夠表述從哪個端口號
  發送出去,回覆數據時就會再回復到這個地址端口上)
  int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
  3. 開始監聽(告訴操作系統若是有的新的客戶端連接請求過來了,就是爲這個客戶端
  完成三次握手建立連接的過程);
  backlog: 客戶端的最大併發連接數
  listen(sockfd,int backlog);
  4. 獲取已完成連接
  5. 通過獲取的已完成連接socket接收數據
  6. 通過獲取得已完成連接socket發送數據
  7. 關閉套接字
  int close();

11.2.2 適用場景

安全性要求極高的場景 (文件傳輸)

11.2.3 特點

傳輸層協議, 有連接, 可靠傳輸, 面向字節流

11.2.4 TCP服務端缺陷

TCP服務端爲每個客戶端都新建套接字進行獨立通信, 但是服務端無法獲知哪個客戶端數據會先
到來, 因此可能會阻塞在等待連接請求或者等待接收某個客戶端數據.

11.2.5 解決方案

1. 多進程, 多線程任務處理;
2. 每個線程,進程獨立負責一個功能;
3. 一個線程,進程複製客戶端已完成連接獲取功能;
4. 爲每個客戶端都建立一個線程,進程處理獨立通信.