C/S程序的通常流程和基本socket函数（七）

1、基于TCP协议的网络程序

服务器调用socket()、bind()、listen()完成初始化后，调用accept()阻塞等待，处于监听端口的状态，客户端调用socket()初始化后，调用connect()发出SYN段并阻塞等待服务器应答，服务器应答一个SYN-ACK段，客户端收到后从connect()返回，同时应答一个ACK段，服务器收到后从accept()返回。

数据传输的过程：

创建链接后，TCP协议提供全双工的通讯服务，可是通常的客户端/服务器程序的流程是由客户端主动发起请求，服务器被动处理请求，一问一答的方式。所以，服务器从accept()返回后马上调用read()，读socket就像读管道同样，若是没有数据到达就阻塞等待，这时客户端调用write()发送请求给服务器，服务器收到后从read()返回，对客户端的请求进行处理，在此期间客户端调用read()阻塞等待服务器的应答，服务器调用write()将处理结果发回给客户端，再次调用read()阻塞等待下一条请求，客户端收到后从read()返回，发送下一条请求，如此循环下去。

若是客户端没有更多的请求了，就调用close()关闭链接，就像写端关闭的管道同样，服务器的read()返回0，这样服务器就知道客户端关闭了链接，也调用close()关闭链接。注意，任何一方调用close()后，链接的两个传输方向都关闭，不能再发送数据了。若是一方调用shutdown()则链接处于半关闭状态，仍可接收对方发来的数据。

在学习socket API时要注意应用程序和TCP协议层是如何交互的： 

*应用程序调用某个socket函数时TCP协议层完成什么动做，好比调用connect()会发出SYN段

 *应用程序如何知道TCP协议层的状态变化，好比从某个阻塞的socket函数返回就代表TCP协议收到了某些段，再好比read()返回0就代表收到了FIN段

补充一下，其实TCP 共有11种状态，上图没有出现的CLOSING 状态，当双方同时关闭链接时会出现此状态，替换掉FIN_WAIT2状态。

有机状态图：
图中有三种不一样的箭头。粗实线箭头表示对客户进程的正常变迁。粗虚线箭头表示对服务器进程的正常变迁。另外一种细线箭头表示异常变迁。

须要注意： TCP 链接必须通过时间 2MSL 后才真正释放掉。由于：为了保证 A（客户） 发送的最后一个 ACK 报文段可以到达 B（服务器）；防止“已失效的链接请求报文段”出如今本链接中。A 在发送完最后一个 ACK 报文段后，再通过时间 2MSL(时间等待计时器)，就可使本链接持续的时间内所产生的全部报文段，都从网络中消失。这样就可使下一个新的链接中不会出现这种旧的链接请求报文段。

2、基本socket函数

一、socket函数

包含头文件<sys/socket.h>
功能：建立一个套接字用于通讯
原型：int socket(int domain, int type, int protocol);
参数
domain ：指定通讯协议族（protocol family），AF_INET、AF_INET六、AF_UNIX等
type：指定socket类型，流式套接字SOCK_STREAM，数据报套接字SOCK_DGRAM，原始套接字SOCK_RAW
protocol ：协议类型，IPPROTO_TCP等；通常由前两个参数就决定了协议类型，设置为0便可。
返回值：成功返回非负整数， 它与文件描述符相似，咱们把它称为套接口描述字，简称套接字。失败返回-1

二、bind函数

包含头文件<sys/socket.h>
功能：绑定一个本地地址到套接字
原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
参数
sockfd：socket函数返回的套接字
addr：要绑定的地址
addrlen：地址长度
返回值：成功返回0，失败返回-1

三、listen函数

包含头文件<sys/socket.h>
功能：将套接字用于监听进入的链接
原型：int listen(int sockfd, int backlog);
参数
sockfd：socket函数返回的套接字
backlog：已完成三次握手的最大链接个数
返回值：成功返回0，失败返回-1

通常来讲，listen函数应该在调用socket和bind函数以后，调用函数accept以前调用。
对于给定的监听套接口，内核要维护两个队列：
一、已由客户发出并到达服务器，服务器正在等待完成相应的TCP三路握手过程
二、已完成链接的队列

四、accept函数

包含头文件<sys/socket.h>
功能：从已完成链接队列返回第一个链接，若是已完成链接队列为空，则阻塞。
原型：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
参数
sockfd：服务器套接字
addr：将返回对等方的套接字地址
addrlen：返回对等方的套接字地址长度
返回值：成功返回非负整数，失败返回-1

五、connect函数

包含头文件<sys/socket.h> 功能：创建一个链接至addr所指定的套接字 原型：int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 参数 sockfd：未链接套接字 addr：要链接的套接字地址 addrlen：第二个参数addr长度 返回值：成功返回0，失败返回-1