文章目錄
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- 🍓1 伺服器準備連接配接🍓
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- 🍇1.1 socket()：預準備手機🍇
- 🍇1.2 bind()：綁定電話卡🍇
- 🍇1.3 listen()：真正的可用手機🍇
- 🍇1.4 accept()：電話鈴聲響起🍇
- 🍓2 用戶端發請求連接配接🍓
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- 🍇2.1 connect()：撥打伺服器的電話🍇
- 🍇2.2 淺讀一下TCP三向交握🍇
前面學習了IPv4、IPv6、本地套接字的相關知識，現在學習一下怎麼去使用前面所學的知識——使用對應套接字格式完成網絡連接配接的建立
先有服務而後有客戶
🍓1 伺服器準備連接配接🍓
🍇1.1 socket()：預準備手機🍇
要建立一個套接字需要用到下面的函數
- domian：PF_INET、PF_INET6、PF_LOCAL（AF_XXX）等
- type：
- SOCK_STREAM：表示的是位元組流，對應TCP
- SOCK_DGRAM：表示的是資料報，對應UDP
- SOCK_RAW：表示原始套接字（少用到）
- protocol：原用于指定通信協定，因前兩個參數已基本固定一個協定，是以這裡基本上設定為0即可
🍇1.2 bind()：綁定電話卡🍇
由前面
socket()
函數準備好的套接字如果要被使用，那麼需要給它提供一個信号源，這就需要用到
bind()
函數把套接字和套接字位址綁定，也就是将手機卡裝入手機的SIM卡槽
- fd：表示的是我們前面所建立出來的初始socket句柄
- addr：通用位址格式，用以适配IPv4、IPv6、本地套接字格式等
- len：通用位址的長度，通過這個參數确定傳入的位址格式是哪個類型的
如果是雙卡雙待手機，那該怎麼綁定手機卡呢？
這個時候，可以利用通配位址的能力幫助我們解決這個問題
對IPv4位址來說，通配位址的設定通過INADDR_ANY來完成；對于IPv6位址來說，則是通過INADDR6_ANY來完成的
struct sockaddr_in name;
name.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY); /* IPV4通配位址 */
除了設定位址外，還有一個參數就是端口号。如果把端口号設定為0，那麼系統核心會按照一定的算法來選擇一個空閑的端口，以完成socket的綁定（這在伺服器端中并不常用，因為一般來說，伺服器端需要綁定一個已知的位址和端口号，否則客戶就不知道怎麼聯系上伺服器）
下面是初始化IPv4 TCP socket的例子
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
int make_socket (uint16_t port)
{
int sock;
struct sockaddr_in name;
/* 建立位元組流類型的IPV4 socket. */
sock = socket (PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sock < 0)
{
perror ("socket");
exit (EXIT_FAILURE);
}
/* 綁定到port和ip. */
name.sin_family = AF_INET; /* IPV4 */
name.sin_port = htons (port); /* 指定端口 */
name.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY); /* 通配位址 */
/* 把IPV4位址轉換成通用位址格式，同時傳遞長度 */
if (bind (sock, (struct sockaddr *) &name, sizeof (name)) < 0)
{
perror ("bind");
exit (EXIT_FAILURE);
}
return sock
}
🍇1.3 listen()：真正的可用手機🍇
經過綁定電話卡後，一個正常可用的手機就誕生了，此時的手機都是自己準備好，以便可以使用的，這一系列過程都是主動性的，但是作為伺服器端，需要“高冷”一點，不能太過主動，應該等待别人的主動。
listen()
将原本的主動性socket轉化為被動性的socket，以告訴系統核心：“我現在隻會等待别人的主動通知，我是用來被請求連接配接的！”
- socketfd：套接字描述符，即上面綁定好手機卡後的socket
- backlog：在Linux中表示已完成(ESTABLISHED)且未accept的隊列大小，這個參數的大小決定了可以接收的并發數目。參數越大理論上并發數目越大，但是數目過大會占用系統資源
到這裡，伺服器端已經準備的差不多了，即将進入最後的等待模式
什麼是并發？
百度了一下的知識，好像了解了但是又有點疑惑。
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并發
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并行
上面的兩個概念摘自并發，這裡并行很好了解，但是并發裡說的
多個線程運作在一個時間段裡同時運作
怎麼了解呢？這個先記下來後面看明白了再回來補充
🍇1.4 accept()：電話鈴聲響起🍇
當用戶端的連接配接請求到達時，伺服器端應答成功，連接配接建立，這個時候作業系統核心需要把這個事件通知到應用程式，并讓應用程式感覺到這個連接配接。這個過程，就好比電信營運商完成了一次電話連接配接的建立, 應答方的電話鈴聲響起，通知有人撥打了号碼，這個時候就需要拿起電話筒開始應答。
- listensockfd：從名字上可以看出就是經過
listen()
- cliaddr：通過指針擷取用戶端的位址
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addrlen：告訴我們位址的大小
這個函數的過程可以了解成當我們拿起電話機時，看到了來電顯示，知道了對方的号碼
需要注意的是，傳入的是監聽式套接字描述符，傳回的是已連接配接的套接字描述符，兩者不是同一個描述符
為什麼不把輸入的套接字描述符和傳回的描述符并為同一個？
這裡就用到了上面所說到的
并發
知識
和打電話的情形非常不一樣的地方就在于，打電話一旦有一個連接配接建立，别人是不能再打進來的，隻會得到語音播報：“您撥的電話正在通話中。”而網絡程式的一個重要特征就是并發處理，不可能一個應用程式運作之後隻能服務一個客戶，如果是這樣， 雙 11 搶購得需要多少伺服器才能滿足全國 “剁手黨 ” 的需求？是以監聽套接字一直都存在，它是要為成千上萬的客戶來服務的，直到這個監聽套接字關閉；而一旦一個客戶和伺服器連接配接成功，完成了 TCP 三次握手，作業系統核心就為這個客戶生成一個已連接配接套接字，讓應用伺服器使用這個已連接配接套接字和客戶進行通信處理。如果應用伺服器完成了對這個客戶的服務，比如一次網購下單，一次付款成功，那麼關閉的就是已連接配接套接字，這樣就完成了 TCP 連接配接的釋放。請注意，這個時候釋放的隻是這一個客戶連接配接，其它被服務的客戶連接配接可能還存在。最重要的是，監聽套接字一直都處于“監聽”狀态，等待新的客戶請求到達并服務
🍓2 用戶端發請求連接配接🍓
第一步還是和服務端一樣，要建立一個套接字，方法和前面是一樣的。不一樣的是用戶端需要調用 connect 向服務端發起請求。
🍇2.1 connect()：撥打伺服器的電話🍇
- sockfd：
socket()
- servaddr：指向套接字位址結構的指針
- addrlen：套接字位址結構的長度大小
connect()之前不需要bind()嗎？
用戶端在調用
connect()
之前不一定需要調用
bind()
函數，用戶端作為主動方，發起的請求連接配接目标可以是多個，是以并不需要使用
bind()
進行目标綁定。如果需要使用
bind()
的話，核心會确定源IP位址，按照一定算法配置設定一個臨時端口。
回想上一章節中的知識，（TCP socket）當程式執行到用戶端的
connect()
時，就已經觸發了TCP中的三次握手機制了，而且僅在連接配接建立成功或者出錯後才傳回。連接配接建立成功傳回很好了解，那什麼是連接配接出錯呢？
- 三次握手無法建立，用戶端發出的 SYN 包沒有任何響應，于是傳回 TIMEOUT 錯誤。這種情況比較常見的原因是對應的服務端 IP 寫錯。
- 用戶端收到了 RST（複位）回答，這時候用戶端會立即傳回 CONNECTION REFUSED 錯誤。這種情況比較常見于用戶端發送連接配接請求時的請求端口寫錯，因為 RST 是 TCP 在發生錯誤時發送的一種 TCP 分節。産生 RST 的三個條件是：目的地為某端口的 SYN 到達，然而該端口上沒有正在監聽的伺服器（如前所述）；TCP 想取消一個已有連接配接；TCP 接收到一個根本不存在的連接配接上的分節。
- 客戶發出的 SYN 包在網絡上引起了"destination unreachable"，即目的不可達的錯誤。這種情況比較常見的原因是用戶端和伺服器端路由不通。
🍇2.2 淺讀一下TCP三向交握🍇
網上搜尋到的簡單講解：
- 用戶端的協定棧向伺服器端發送了 SYN 包，并告訴伺服器端目前發送序列号 j，用戶端進入 SYNC_SENT 狀态；
- 伺服器端的協定棧收到這個包之後，和用戶端進行 ACK 應答，應答的值為 j+1，表示對 SYN 包 j 的确認，同時伺服器也發送一個 SYN 包，告訴用戶端目前我的發送序列号為 k，伺服器端進入 SYNC_RCVD 狀态；
- 用戶端協定棧收到 ACK 之後，使得應用程式從 connect 調用傳回，表示用戶端到伺服器端的單向連接配接建立成功，用戶端的狀态為 ESTABLISHED，同時用戶端協定棧也會對伺服器端的 SYN 包進行應答，應答資料為 k+1；
- 應答包到達伺服器端後，伺服器端協定棧使得 accept 阻塞調用傳回，這個時候伺服器端到用戶端的單向連接配接也建立成功，伺服器端也進入 ESTABLISHED 狀态。
再以打電話為例子來淺讀一下這幾個知識點：（W：卧底，P：指揮官）
- W給P打電話：“摩西摩西，我上線了，我方暗号是j，收到請回答，over”
- P接通W的電話，聽到了W的暗号内容，确認了W的身份
- 确認W身份後，回複到：“我收到了你的暗号j，我方已準備好，随時可以行動，代号為k，請接受指令”
- W收到P的回複後，表示：“收到指令k，over。Just do it”