套接字复习笔记

本篇是对《深入理解计算机系统(原书第三版3)》第十一章网络编程关于套接字的内容的复习笔记。

基本概念

一个套接字是连接的一个端点；

每个套接字都有相应的套接字地址：因特网地址 + 一个16位的整数端口组成(格式为地址：端口)；

客户端套接字地址中端口通常由内核自动分配，称为临时端口；服务器套接字地址中的端口通常为知名端口；

/etc/services 包含一张本机器提供的知名名字和知名端口之间的映射；

一个连接由套接字对唯一确定；

套接字接口是一组函数，它们和Unix函数结合起来，用以创造网络应用；

AF_INET：IPv4 网络协议的套接字类型；

为什么会出现sockaddr_in和sockaddr？书中给了一个解释是方便定义connect、bind、accept这些函数，使它们能接受各种类型的套接字地址结构；

socket连接机制

socket函数：

客户端和服务器使用socket函数来创建一个套接字描述符：

1	clientfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

SOCK_STREAM表示这个套接字是连接的一个端点；

connect函数：

客户端通过调用connect函数来建立和服务器的连接：

1	int connect(int clientfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

其中sockaddr是服务器的套接字地址，addrlen是sizeof(sockaddr_in)；

如果连接成功，clientfd描述符就“打开”，准备好可以读写了；

bind函数：

1	int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

将addr中的服务器套接字地址和套接字描述符sockfd联系起来；

listen函数：

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#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);

listen将sockfd从一个主动套接字转化为一个监听套接字，然后接受来自客户端的连接请求；

backlog参数暗示了内核在开始拒绝连接请求之前，队列中要排队完成的连接请求数量，通常设置为一个较大值，比如1024；

accept函数：

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#include <sys/socket.h>
int accept(int listenfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);

accept函数等待来自客户端的连接请求到达监听描述符listenfd，然后在addr中填写客户端的套接字地址，并返回一个已连接描述符；

getaddrinfo函数：

将主机名、主机地址、服务名和端口号的字符串转化成套接字地址结构；

getnameinfo函数：

getnameinfo函数和getaddrinfo是相反的，将一个套接字地址结构转换成相应的主机和服务名字符串；

getaddrinfo和getnameinfo可以用来为一些函数自动生成并提供参数；

套接字的连接机制可以大致用一张图来表示：

基于套接字应用概述

Java编写socket

接下来用Java编写一个简单的socket程序。

首先是客户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String host = "127.0.0.1";
        int port = 8091;
        try {
            Socket client = new Socket(host, port);
            OutputStream out = client.getOutputStream();
            out.write("你好".getBytes("GBK"));
            out.flush();
            out.close();
            client.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这段代码中并没有connect()，当然，即便有，它也并不是前文中那个connect()，从这点就能看出Java对底层代码进行了封装，如果要模拟底层的构造但不连接形式，可以将Socket client = new Socket(host, port);替换成：

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Socket client = new Socket();
SocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8091);
client.connect(address);

接下来再写一个简单的服务器端：

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        int port = 8091;
        try {
            ServerSocket server = new ServerSocket(port);
            Socket socket = server.accept();
            InputStream input = socket.getInputStream();
            byte[] b = new byte[2];
            int i = 0;
            while ((i = input.read(b)) != -1) {
                String str = new String(b, "GBK");
                System.out.print(str);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

ServerSocket将底层的函数封装起来，提供简便的api，运行服务器端，然后执行客户端，服务器端打印出”你好”；

小结

本篇算是对套接字进行了一个简单的复习，了解了套接字的连接机制。

参考

《深入理解计算机系统（原书第3版）》

问题

客户端需要将套接字描述符和客户端套接字地址联系起来吗？？

listenfd是怎么产生的？