《unix网络编程》（8）基本TCP套接字

傷城~ 2022-08-07 10:51 182阅读 0赞

# 套接字函数 #

![Center][]

## socket函数 ##

创建一个套接字用于通信：

#include <sys/socket.h>
    int socket(int family, int type, int protocol);  //成功返回非负的描述符，出错返回-1
    /*
    参数:
       family：指定通信协议族（protocol family）,常用取值AF_INET(IPv4)
       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,常用取值0, 使用默认协议
    */

## bind函数 ##

把一个本地协议地址赋予一个套接字，对网际协议，协议地址是32位IPv4地址或128位IPv6地址与16位TCP或UDP端口的组合。

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

bind第二个参数是 const的，所以无法返回所选的值。因此，如果内核分配临时端口（指定端口为0则内核在bind调用时选择一个临时端口），那么 为了获取临时端口的值只能使用getsockname来返回协议地址。如果指定通配IP，那么内核将在 **套接字已连接**（TCP）或 **已在套接字上发出数据报时（UDP）**才选择一个本地IP。

bind**可以指定一个端口号或一个IP也可以两个都不指定**：

（1）TCP客户或服务器**未曾绑定一个端口**，当调用connect或listen时，内核为响应的套接字选择临时端口。这对于**TCP客户是正常的**，但对于TCP服务器却很罕见，因为TCP服务器是通过众所周知的端口来连接的。

（2）当绑定IP：**对客户端来说就指定了源IP地址；对服务器来说就它就只接收从这个IP地址发起的连接**。所以通常服务器不绑定IP。当客户连接套接字时，内核根据所用外出网络接口选择源IP。服务器没绑定IP的话，内核会把客户发来的SYN的目的地址作为服务器的源IP。

## connect函数 ##

TCP客户与TCP服务器建立连接。

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
    /*
    参数:
       sockfd：未连接套接字
       addr：要连接的套接字地址
       addrlen：第二个参数addr长度
    */

**客户调用connect前不必非要调用bind**，因为如果需要，内核会确定源IP并选择临时端口。

如果是TCP套接字，调用connect会激发三次握手，而且**仅连接建立成功或出错才返回**，其中错误有以下几种：

（1）客户没收到SYN分节的响应，返回ETIMEDOUT错误。会发几次SYN，仍未收到响应会返回该错误。

（2）若对客户SYN响应是RST（复位），表明在我们连接的端口上没有进程在等待连接（例如服务器没运行）。这是错误，客户收到RST立即返回ECONNREFUSED错误。

（3）若客户发出的SYN在中间某路由上引发“destination unreachable”（目的地不可达）ICMP错误，这是软错误。客户内核保存该信息，继续隔一段时间就发SYN，若仍没响应，则保存ICMP错误作为EHOSTUNREACH或ENETUNREACH错误返回给进程。

按照TCP状态转换图（参考[《unix网络编程》（3）TCP连接的建立和终止][unix_3_TCP]），connect导致当前套接字由CLOSED状态转移到SYN\_SENT状态，若成功则转移到ESTABLISHED状态。

**若connect失败则该套接字不可用，必须关闭，不能对它再次调用connect**，必须close描述符然后重新调用socket。

## listen函数 ##

该函数仅由TCP服务器调用，完成两件事：

（1）listen函数应该用在**调用socket和bind函数之后， 并且用在调用accept之前。**用于将一个套接字从一个主动套接字（socket建立的是主动套接字）转变成为被动套接字，指示内核应该接受指向该套接字的连接请求。

（2）第二个参数指定内核应该为相应**套接字排队的最大连接个数**。

int listen(int sockfd, int backlog);
    /*
    backlog说明:对于给定的监听套接口，内核要维护两个队列： 1、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(SYN_RCVD状态)
     2、已完成连接的队列(ESTABLISHED状态)但是两个队列长度之和不能超过backlog
    */

按照TCP状态转换图（参考 [《unix网络编程》（3）TCP连接的建立和终止][unix_3_TCP] ），调用listen导致套接字从CLOSED转换到LISTEN。

## accept函数 ##

该函数由TCP服务器调用。用于从已经完成连接队列对头返回下一个已完成连接；若已完成队列空，则进程睡眠（如果套接字为默认的阻塞方式）。

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, 不关心客户身份的话, 可以设置为NULL
       addrlen：返回对等方的套接字地址长度, 不关心的话可以设置成为NULL, 否则一定要初始化
    */

注意：accept函数称其第一个参数为 监听套接字描述符（由socket创建，用于bind和listen）；称其返回值为 已连接套接字描述符。

**区分两个套接字：**

服务器通常只有一个监听套接字，在该服务器生命周期内一直存在。内核为每个服务器接受的客户连接创建一个已连接套接字（三次握手完成）；当服务器完成对客户的服务时，**相应的已连接套接字被关闭**。

[Center]: /images/20220805/405b2f38742f4fbd867137cafb9ab6f8.png
[unix_3_TCP]: http://blog.csdn.net/u013074465/article/details/44539391