socket网络编程

2021-10-02 06:03:40

- 网络编程

在讲网络编程之前，首先要了解下网络的架构。

我们都知道TCP/IP网络模型共有7层：
第一层网络接口层：将osi的物理层和数据链路层合二为一。物理层是网络的传输介质层，处于网络的最低层，是网络的载体。利用物理介质对上次网络提供物理连接。常用的设备哟网卡、集线器、中继器、调制解调器、网线等。数据链路层：在这层，将数据进行分帧，并进行流的控制，屏蔽物理层，为上层（网络层）提供数据链路的连接。本层进行硬件寻址（MAC地址，ARP协议）。
第三层网络层：本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，为上层（运输层）提供链路传输功能。负责建立和维护连接，拥塞控制等。（IP协议）
第四层传输层：面向连接和无连接的传输。(tcp，udp，端口)
第五层应用层：不多说

两个在不同网络的主机程序进程进行通信的流程为：
S（Server）：传输层打开一个端口，绑定socket套接字，进行监听端口，等待外部的连接。
如果外部有连接，则Accept，

A（client）：先建立一个socket套接字，连接到服务器

- 设置TIME_WAIT的原因

可靠地实现TCP全双工连接的终止
TCP协议在关闭连接的四次握手过程中，最终的ACK是由主动关闭连接的一端（后面统称A端）发出的，如果这个ACK丢失，对方（后面统称B端）将重发出最终的FIN，因此A端必须维护状态信息（TIME_WAIT）允许它重发最终的ACK。如果A端不维持TIME_WAIT状态，而是处于CLOSED 状态，那么A端将响应RST分节，B端收到后将此分节解释成一个错误（在java中会抛出connection reset的SocketException)。
因而，要实现TCP全双工连接的正常终止，必须处理终止过程中四个分节任何一个分节的丢失情况，主动关闭连接的A端必须维持TIME_WAIT状态
允许老的重复分节在网络中消逝
TCP分节可能由于路由器异常而“迷途“，在迷途期间，TCP发送端可能因确认超时而重发这个分节，迷途的分节在路由器修复后也会被送到最终目的地，这个迟到的迷途分节到达时可能会引起问题。在关闭“前一个连接”之后，马上又重新建立起一个相同的IP和端口之间的“新连接”，“前一个连接”的迷途重复分组在“前一个连接”终止后到达，而被“新连接”收到了。为了避免这个情况，TCP协议不允许处于TIME_WAIT状态的连接启动一个新的可用连接，因为TIME_WAIT状态持续2MSL，就可以保证当成功建立一个新TCP连接的时候，来自旧连接重复分组已经在网络中消逝。

- 并发服务器

pid_t pid;
int listenfd,connfd;
listenfd = socket(...);
bind(listenfd...);
listen(listenfd,LISTENQ);
for( ; ; ){
    connfd = accept(listenfd,...);
    if( (pid = Fork()) == 0){
        close(listenfd);   // child closes listening socket
        doit(connfd);     // process the request
        close(connfd);    // done with this client
        exit(0);
    }
    close(connfd);   // parent closes connected socket
}

针对一个TCP套接字调用close会导致发送一个FIN，随后是正常的TCP连接终止序列。但是在上面福进程首先调用close(connfd)，会什么没有终止连接呢。
我们必须知道每个文件或者套接字都有一个引用计数。引用计数在文件表象中维护着。在创建listenfd的时候，引用计数为1，当复制到子进程的时候，引用计数为2，这么一来，当父进程关闭connfd的时候，他只是把相应的引用计数减为1.该套接字的真正清理应该等引用计数变为0才会发生。

参考：兔子哥哥

码农公寓

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