Socket編程回顧，一個最簡單服務器程序

第一次接觸服務器是快畢業的時候，是不是有點晚(#￣ω￣)，這也導致工作方向一直沒考慮網絡編程這塊，做了好多其他沒啥“意思”的技術。

之前看到一篇博文提到程序猿80%都是庸才，10%是人才，10%是天才，深有感觸。仔細想想自己是不是也是還在那80%里面掙扎？一個抱怨這抱怨那的trouble maker，寫着爛的掉渣的代碼，永遠在別人身后不思進取，給剩下的20%的同事埋雷。

扯遠了，重新回顧Socket，溫習下Linux內核是怎么處理Socket的吧。

 

文件描述符，在網絡編程中經常提及這個詞，當時初學時一直就這么叫着，現在回頭看。不過對Linux內核分配的IO的稱謂而已，套接字(Socket)本質上就是文件描述符，為何加上文件兩個字？因為Linux萬物皆文件啊！。在TCP整個通訊過程，有多個文件描述符需要處理。

 

Listenfd：監聽描述符

Connectfd：請求連接描述符

Accept：接受連接描述符

Read/Write/Recv/Send…：IO描述符（本文不詳細闡述）

 

服務器建立連接的流程和涉及到的函數：socket()、bind()、listen()、accept()、connect()、close()。

結構體struct sockaddr_in ：網絡通訊五元組，本端IP，本端端口、對端IP、對端端口、協議類型。

 

int socket(int domain, int type, int protocol);

創建一個套接字，並且設置該套接字協議類型。

 

int bind(SOCKET socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len);

為套接字綁定IP和端口。

 

int listen（int socket, int backlog）;

listen通過socket套接字和該套接字綁定的IP信息在內核開啟監聽，並且返回監聽描述符。

此處監聽工作交給內核處理，代碼本身不阻塞，但內核對應端口一直在做監聽工作。同時維護兩個連接隊列，大小由backlog決定。

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

發送連接請求，代碼默認阻塞。

 

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

接受連接請求，代碼默認阻塞。

accept實際上是在從內核listen維護的就緒隊列中取描述符。

 

 

int close(int fd);

關閉描述符。listen描述符和accept描述符是完全獨立的，關閉其中一個互不影響。

 

這里再詳細闡述listen()調用后，內核是如何維護兩個連接隊列的。其實維護的就是熟悉的三次握手過程。

Client請求時間是不確定的，當多個請求到Server時，處於請求隊列，等待listen的端口逐個處理至就緒隊列。

connect處於阻塞態等待請求從listen的就緒隊列被accept調度返回具體用於數據傳輸的accept_fd描述符。

accept處於阻塞態，當請求隊列為空或處理完畢時。

 

由此可知，三次握手由connet發起，accept結束，途中經歷listen的隊列維護。

 

下面附上整個流程代碼。

/* File Name: server.c */
#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h>  
#include<string.h>  
#include<errno.h>  
#include<sys/types.h>  
#include<sys/socket.h>  
#include<sys/unistd.h>
#include<netinet/in.h>  
const int DEFAULT_PORT = 2500;  
const int BUFFSIZE = 1024;
const int MAXLINK = 10;

int main(int argc, char** argv)  
{  
    int    socket_fd, connect_fd;  
    struct sockaddr_in servaddr;  
    char buff[BUFFSIZE];    
    
    if ((socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
    {  
        printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
        exit(0);  
    } 
    
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));  
    servaddr.sin_family = AF_INET;  
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);
  
    if (bind(socket_fd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1)
    {  
        printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
        exit(0);  
    }  
    
    if (listen(socket_fd, MAXLINK) == -1)
    {  
        exit(0);  
    }   

    if ((connect_fd = accept(socket_fd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) == -1)
    {  
        exit(0);  
    } 
    
    while(1)
    {   
        memset(&buff,'\0', sizeof(buff));  
        
        recv(connect_fd, buff, BUFFSIZE - 1, 0);  
        send(connect_fd, buff, BUFFSIZE - 1, 0); 
        
        printf("recv msg from client: %s\n", buff);  
    }  
    close(connect_fd);    
    close(socket_fd);  
}

 

測試結果：

client：

server：