封面浅谈Socket
在拨号上网的时代，上网被看作一个通过与“互联网”这位朋友打电话的行为。这种信息建的交互形成网络，再按照一定规则协议，形成了套接字（Socket）。
早期计算机技术发展过程中，很多术语来自于英文，译者在寻找合适的中文术语时，会结合字面意义和技术特性，偶尔有时会采用音译（ex.鲁棒性robustness）。如果将Socket去翻译软件翻译，得到的会是插座，代表的意思接近一个链接点或接口。根据几个字拆开来再与直译对比来看：
“套”有包围、套住含义，“接”有链接的含义，“字”，是一种计算机的单位。
这样组合起来，就表达了这个socket背后的含义，即使表面有点拗口。
现如今，更多接受的翻译方式是不翻译。
到这里可能还是一个模糊的概念，用一个从安装电话到打电话（沟通）的过程来解释这个概念。
一个“套接字”流程// 该函数用于创建一个套接字
extern int __sys_socket(int family, int type, int protocol);
// 该函数用于将套接字绑定到一个地址上
extern int __sys_bind(int fd, struct sockaddr __user *umyaddr, int addrlen);
// 监听指定套接字的连接请求
extern int __sys_listen(int fd, int backlog);
// 该函数用于接受一个传入的连接请求。
extern int __sys_accept4(int fd, struct sockaddr __user *upeer_sockaddr, int __user *upeer_addrlen, int flags);Linux 中的 Socket
如果说在 Java 中，万物皆对象，那么在Linux中可以说万物皆文件。
Socket 也是一种文件，所以 Linux 在网络传输的过程中可以使用文件I/O相关的函数。
代码语言：c复制// sys_close函数用于关闭一个已打开的文件描述符。
// 参数: fd - 要关闭的文件描述符。文件，Socket，Pipe都可以传入
// 返回值: 成功时返回0，失败时返回-1，并设置errno。
int sys_close(int fd)在Linux中创建一个Socket，通过下面的方法实现
代码语言：c复制// @param family 套接字地址族，如AF_INET表示IPv4
// @param type 套接字类型，如SOCK_STREAM表示TCP流式套接字
// @param protocol 使用的协议，通常为0，系统将自动选择合适的协议
// @return 成功时返回新创建的套接字文件描述符，失败时返回-1并设置errno
int __sys_socket(int family, int type, int protocol);- family
这里和font family类似，可以理解为“族”，你可以在linux/include/sockect.h找到支持的全部协议。
/* Supported address families. */
#define AF_UNSPEC 0
#define AF_UNIX 1 /* Unix domain sockets */
#define AF_LOCAL 1 /* POSIX name for AF_UNIX */
#define AF_INET 2 /* Internet IP Protocol 常说的IPV4 */
#define AF_AX25 3 /* Amateur Radio AX.25 */
#define AF_IPX 4 /* Novell IPX */
#define AF_APPLETALK 5 /* AppleTalk DDP */
#define AF_NETROM 6 /* Amateur Radio NET/ROM */
#define AF_BRIDGE 7 /* Multiprotocol bridge */
省略...- type
类型，相关定义在include/linux/net.h
enum sock_type {
SOCK_STREAM = 1,
SOCK_DGRAM = 2,
SOCK_RAW = 3,
SOCK_RDM = 4,
SOCK_SEQPACKET = 5,
SOCK_DCCP = 6,
SOCK_PACKET = 10,
};第一种流式，比较常见。第二种源码的注释这样描述datagram (conn.less) socket
这二者的关系就像是TCP和UDP。再后面的就是根据不同场景和协议层的不同类型，有的面相传递传递顺序做优化，SOCK_RDM。有的则更多用于自定义，SOCK_RAW。
- protocol
协议，和地址族支持一致。
Protocol families, same as address families.
TCP建立过程
知道了以上这些基础，则可以创建一个简单的TCP Socket
代码语言：c复制int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)但如果想要“打电话”，还需要接一根电话线，知道对方“号码”。
IP 与 Port
当启动一个Spring Boot后，你会熟练的打开127.0.0.1:8080来查看一下是否正常。如果偷懒不想输入端口号，会在application.yml里设置：
代码语言：yml复制server:
port: 80前面的一串数字就是IP，冒号后面的就是端口号。我们创建的socket也需要分配这样一个“组合”。
有很长一段时间里，不明真相的我仍认为IP Port = Socket。
客户端与服务端
客户端（client）与服务端（server），能分得这么清晰的时候，通常是用浏览器访问一个网站，此时浏览器叫做客户端，被访问的网站就是服务端。
还有一个词容易混淆，他就是终端。终端来自于他属于最边缘的设备，客户端通常是终端上的软件。你的手机，电脑就是终端，上面运行的浏览器便是客户端。
如果是两个人在局域网聊天，那双方各自为client和server。所以另一台机器也需要去创建一个Socket且分配IP和Port。
代码语言：c复制# 绑定到一个IP地址和端口号
server_address = ('0.0.0.0', 8080) # 监听所有可用的网络接口上的8080端口
socket.bind(server_address)三次握手
握手三次握手，Three-Way Handshake。
及时双方各自为client和server，那在一次请求时，也有发送和接收。发送和接收都有失败的概率，为了收到了你的收到，为了不“黑暗森林”，双方以这样一种形式确定了对接成功。
收发之前，记得先让Socket开始监听
代码语言：c复制listen(socket, 8888)下面是一个模拟的过程
代码语言：txt复制1.客户端发送 SYN 包:
Client -> Server: SYN (ISN = x)
2. 服务器发送 SYN ACK 包:
Server -> Client: SYN (ISN = y), ACK (x 1)
3.客户端发送 ACK 包:
Client -> Server: ACK (y 1)在这个过程中，每个数据包都包含以下信息：
- 源 IP 地址和目标 IP 地址
- 源端口和目标端口
- 序列号（Sequence Number）
- 确认号（Acknowledgment Number）
- 标志位（Flags），如 SYN、ACK 等。
聊天室
服务端
代码语言：c复制#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#define MAX_CLIENTS 10
#define BUFFER_SIZE 1024
int main() {
int server_fd, new_socket;
struct sockaddr_in address;
int addrlen = sizeof(address);
char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
fd_set readfds;
// 创建Socket
if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
perror("socket failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 绑定地址
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
address.sin_port = htons(8080);
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
perror("bind failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 监听连接
if (listen(server_id, MAX_CLIENTS) < 0) {
perror("listen");
exit(EXITTargetException);
}
printf("Chat server started on port 8080n");
while (1) {
// 清空文件描述符集合
FD_ZERO(&readfds);
// 添加服务器Socket到集合
FD_SET(server_fd, &readfds);
int max_sd = server_fd;
// 添加客户端Socket到集合
for (int i = 0; i < MAX_CLIENTS; i ) {
int sd = client_sockets[i];
if (sd > 0) {
FD_SET(sd, &readfds);
}
if (sd > max_sd) {
max_sd = sd;
}
}
// 监听所有Socket
if (select(max_sd 1, &readfds, NULL, NULL, NULL) < 0) {
perror("select error");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 处理新的连接
if (FD_ISSET(server_fd, &readfds)) {
if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
perror("accept");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("New connection, socket fd is %d, ip is : %s, port : %dn", new_socket, inet_ntoa(address.sin_addr), ntohs(address.sin_port));
// 将新连接添加到客户端Socket数组
for (int i = 0; i < MAX_CLIENTS; i ) {
if (client_sockets[i] == 0) {
client_sides[i] = new_socket;
break;
}
}
}
// 处理客户端消息
for (int i = 0; i < MAX_CLIENTS; i ) {
int sd = client_sockets[i];
if (FD_ISSET(sd, &readfds)) {
if (read(sd, buffer, BUFFER_SIZE) == 0) {
// 客户端断开连接
getpeername(sd, (struct sockaddr*)&address, (socklen_t*)&addrlen);
printf("Host disconnected, ip %s, port %dn", inet_ntoa(address.sin_addr), ntohs(address.sin_port));
close(sd);
client_sockets[i] = 0;
} else {
// 广播消息给所有客户端
buffer[BUFFER_SIZE - 1] = ' ';
printf("Received message: %sn", buffer);
for (int j = 0; j < MAX_CLIENTS; j ) {
int client_sd = client_sockets[j];
if (client_sd != 0 && client_sd != sd) {
send(client_sd, buffer, strlen(buffer), 0);
}
}
}
}
}
}
return 0;
}客户端
代码语言：c复制#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
int main() {
int sock = 0;
struct sockaddr_in serv_addr;
char buffer[BUFFER_IDEA] = {0};
char *message = "Hello from client";
// 创建Socket
if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
printf("n Socket creation error n");
return -1;
}
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(PORT);
// 将IP地址转换为二进制形式
if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
printf("nInvalid address/ Address not supported n");
return -1;
}
// 连接到服务器
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(servai_addr)) < 0) {
printf("nConnection Failed n");
return -1;
}
// 发送消息到服务器
send(sock, message, strlen(message), 0);
// 接收服务器消息
int valread = read(sock, buffer, BUFFER_SIZE);
printf("nServer: %sn", buffer);
return 0;
}one more thing
如何优化性能？
从面试最烦人的三次握手开始优化。倘若三次握手还是没成功，会不断尝试，但时间会依次递增，所以可以设置一个三次重试后直接失败返回。
自定义协议。比如使用跳过TCP层的SOCK_RAW类型。（注意风险）
