Linux網路程式設計（二） 基本TCP套接字程式設計

為了執行網路io，乙個程序必須先呼叫socket函式，指定期望通訊的協議型別

1: #include

2: int socket(int family,int type,int protocol);

3: //返回：成功返回非負描述符，若出錯返回-1

af_inet      ipv4協議

af_inet6    ipv6協議

type引數的值

sock_stream    位元組流套接字

sock_dgram     資料報套接字

protocol引數的值

ipproto_tcp       tcp傳輸協議

ipproto_udp       udp傳輸協議

tcp客戶利用connect函式建立於tcp服務端的連線

1: #include

2: int connect(int socked,const

struct sockaddr *servaddr,socklen_t addrlen);

3: //返回：若成功則為0，出錯為-1

客戶在呼叫函式connect前不必非得呼叫bind函式，因為如果需要的話，核心會確定源ip位址，並選擇乙個臨時埠作為源埠

呼叫connect函式將激發tcp的三路握手過程，而且僅在建立成功後或出錯才返回，其中出錯可能有以下幾種情況

（1）若tcp沒有收到syn分節的相應，則返回etimeout錯誤。（呼叫connect函式時，核心傳送乙個syn，若無響應，則等待6秒後再傳送，仍無響應則等大氣24秒，總共等待75秒後無響應返回錯誤）

（2）若對客戶的syn的響應是rst分節，則表明服務端主機在我們指定的埠沒有程序正在等待與之連線。這是一種硬錯誤，客戶一接收到rst就馬上返回econnrefused錯誤

（3）若客戶發出的syn在中間的某個路由器上引發了目的不可達icmp錯誤，則認為是一種軟錯誤。客戶主機核心儲存該訊息，並按第一種情況中所述的時間間隔傳送syn。若在某個規定的時間後仍未收到響應（一般為75秒），則把儲存的訊息作為ehostunreach或enetunreach錯誤返回個程序。

下圖顯示connect後激發三次握手過程

connect函式將當前套接字從closed狀態轉換為syn_sent狀態，若成功則再裝換到established狀態。若失敗則套接字不再可用，必須關閉，我們不能對這樣的套接字再次呼叫connect

bind函式將乙個本地協議位址賦予乙個套接字。

1: #include

2: int bind(int sockfd,const

struct sockaddr *myaddr,socklen_t addrlen);

3: //返回：若成功返回0，出錯返回-1

（1）當socket建立乙個套接字時，他被假設為乙個主動套接字，也就是說它是乙個呼叫connect函式發起連線的客戶端套接字。listen函式將乙個未連線的套接字轉換成乙個被動套接字。呼叫listen導致套接字從closed狀態轉換到listen狀態

（2）本函式的第二個引數指定了核心為相應套接字排隊的最大連線數

1: #include

2: int listen(int sockfd,int backlog);

3: //若成功返回0，若出錯返回-1

（1）未完成連線佇列：每個這樣的syn分節對應一項：已由某個客戶發出並到達伺服器，而伺服器正在等待完成相應的tcp三路握手過程。這些套接字處於syn_rcvd狀態

（2）已完成連線佇列：每個已完成tcp三次握手過程的客戶對應其中一項。這些套接字處於established狀態

下圖描繪了上述的兩個佇列

當來自客戶的syn到達時，tcp在未完成連線佇列中建立乙個新項，然後響應以三路握手的第二個分節：伺服器的syn響應，其中捎帶對客戶syn的ack。這一項一直儲存在未完成連線佇列中，直到三路握手的第三個分節（客戶對伺服器syn的ack）到達或者超時為止。

如果三路握手正常完成，該項就從未完成佇列移到已完成連線佇列的隊尾。當程序呼叫accept時，已完成佇列中的隊頭返回給程序，如果程序為空，那麼程序投入睡眠，直到tcp在該佇列中放入一項才喚醒它。

在三路握手正常完成的前提下，未完成連線佇列中的任意一項在其中存留的時間就是乙個rtt

當乙個syn到達時，若這些佇列是滿的，tcp就忽略這個分節，不傳送rst。這麼做是因為：要是伺服器返回乙個rst，客戶的connect呼叫就會立即返回乙個錯誤，而不是tcp正常重傳機制來處理

在三路握手完成後，但在伺服器呼叫accept之前到達的資料應該由伺服器tcp排隊，最大資料量為相應已連線套接字的接收緩衝區大小

accept函式有tcp伺服器呼叫，用於從已完成連線隊頭返回乙個已完成連線。如果隊列為空，那麼程序被投入睡眠。

1: #include

2: int accept(int sockfd,struct sockaddr *cliaddr,socklen_t *addrlen);

3: //返回：若成功為非負描述符，若出錯為-1

這兩個函式返回與某個套接字關聯的本地協議位址，或者返回與某個套接字關聯的外地協議位址

1: #include

2: int getsockname(int sockfd,struct sockaddr *localaddr,socklen_t *addrlen);

3: int getpeername(int sockfd,struct sockaddr *peeraddr,socklen_t *addrlen);

4: //返回：若成功返回0，若出錯則為-1

乙個基本的併發伺服器模型最簡單的方法就是fork乙個子程序來服務每個客戶

1: pid_t pid;

2: int listenfd,connfd;

3: listenfd=socket();

4:

5: bind(listenfd,....);

6: listen(listenfd,listenq);

7: for(;;)

8:

17: close(connfd);   //parent closes connectfd socket

18: }

首先，父程序將耗盡可用的描述符，因為在任何時刻可擁有的開啟著的描述符數通常是有限制的。

而且，沒有乙個客戶將會被終止。當子程序關閉已連線套接字時，它的引用計數將由2遞減為1且保持為1，因為父程序不關閉任何已連線套接字，這將妨礙tcp連線終止序列的發生，導致連線一直開啟著。

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