一、為什么要學習socket？
我們打開瀏覽器瀏覽網頁時，瀏覽器的進程怎么與web服務器通信的？我們用QQ聊天時，QQ進程怎么與服務器或你好友所在的QQ進程通信？這些都得靠socket。本地的進程間通信（IPC）有很多種方式，但可以總結為下面4類：
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消息傳遞（管道、FIFO、消息隊列）
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同步（互斥量、條件變量、讀寫鎖、文件和寫記錄鎖、信號量）
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共享內存（匿名的和具名的）
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遠程過程調用（Solaris門和Sun RPC）
但這些都不是本文的主題！我們要討論的是網絡中進程之間如何通信？首要解決的問題是如何唯一標識一個進程，否則通信無從談起！在本地可以通過進程PID來唯一標識一個進程，但是在網絡中這是行不通的。其實TCP/IP協議族已經幫我們解決了這個問題，網絡層的“ip地址”可以唯一標識網絡中的主機，而傳輸層的“協議+端口”可以唯一標識主機中的應用程序（進程）。這樣利用三元組（ip地址，協議，端口）就可以標識網絡的進程了，網絡中的進程通信就可以利用這個標志與其它進程進行交互。
使用TCP/IP協議的應用程序通常采用應用編程接口：UNIX BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已經被淘汰），來實現網絡進程之間的通信。就目前而言，幾乎所有的應用程序都是采用socket，而現在又是網絡時代，網絡中進程通信是無處不在，這就是我為什么說“一切皆socket”
二、什么事Socket？
想理解socket首先得熟悉一下TCP/IP協議族， TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即傳輸控制協議/網間協議，定義了主機如何連入因特網及數據如何再它們之間傳輸的標准。從字面意思來看TCP/IP是TCP和IP協議的合稱，但實際上TCP/IP協議是指因特網整個TCP/IP協議族。不同於ISO模型的七個分層，TCP/IP協議參考模型把所有的TCP/IP系列協議歸類到四個抽象層中
應用層：TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等
傳輸層：TCP，UDP
網絡層：IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP
數據鏈路層：SLIP，CSLIP，PPP，MTU
每一抽象層建立在低一層提供的服務上，並且為高一層提供服務，看起來大概是這樣子的
socket
我們知道兩個進程如果需要進行通訊最基本的一個前提能能夠唯一的標示一個進程，在本地進程通訊中我們可以使用PID來唯一標示一個進程，但PID只在本地唯一，網絡中的兩個進程PID沖突幾率很大，這時候我們需要另辟它徑了，我們知道IP層的ip地址可以唯一標示主機，而TCP層協議和端口號可以唯一標示主機的一個進程，這樣我們可以利用ip地址＋協議＋端口號唯一標示網絡中的一個進程。
能夠唯一標示網絡中的進程后，它們就可以利用socket進行通信了，什么是socket呢
？我們經常把socket翻譯為套接字，socket是在應用層和傳輸層之間的一個抽象層，它把TCP/IP層復雜的操作抽象為幾個簡單的接口供應用層調用已實現進程在網絡中通信。
socket起源於UNIX，在Unix一切皆文件哲學的思想下，socket是一種"打開—讀/寫—關閉"模式的實現，服務器和客戶端各自維護一個"文件"，在建立連接打開后，可以向自己文件寫入內容供對方讀取或者讀取對方內容，通訊結束時關閉文件。
三、socket通信流程
socket是"打開—讀/寫—關閉"模式的實現，以使用TCP協議通訊的socket為例，其交互流程大概是這樣子的
服務器根據地址類型（ipv4,ipv6）、socket類型、協議創建socket
服務器為socket綁定ip地址和端口號
服務器socket監聽端口號請求，隨時准備接收客戶端發來的連接，這時候服務器的socket並沒有被打開
客戶端創建socket
客戶端打開socket，根據服務器ip地址和端口號試圖連接服務器socket
服務器socket接收到客戶端socket請求，被動打開，開始接收客戶端請求，直到客戶端返回連接信息。這時候socket進入阻塞狀態，所謂阻塞即accept()方法一直到客戶端返回連接信息后才返回，開始接收下一個客戶端諒解請求
客戶端連接成功，向服務器發送連接狀態信息
服務器accept方法返回，連接成功
客戶端向socket寫入信息
服務器讀取信息
客戶端關閉
服務器端關閉
四、三次握手
在TCP/IP協議中，TCP協議通過三次握手建立一個可靠的連接
第一次握手：客戶端嘗試連接服務器，向服務器發送syn包（同步序列編號Synchronize Sequence Numbers），syn=j，客戶端進入SYN_SEND狀態等待服務器確認
第二次握手：服務器接收客戶端syn包並確認（ack=j+1），同時向客戶端發送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態
第三次握手：第三次握手：客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=k+1），此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手
五、socket的基本操作
既然socket是“open—write/read—close”模式的一種實現，那么socket就提供了這些操作對應的函數接口。下面以TCP為例，介紹幾個基本的socket接口函數。
（1）socket()函數
socket函數對應於普通文件的打開操作。普通文件的打開操作返回一個文件描述字，而socket()用於創建一個socket描述符（socket descriptor），它唯一標識一個socket。這個socket描述字跟文件描述字一樣，后續的操作都有用到它，把它作為參數，通過它來進行一些讀寫操作。正如可以給fopen的傳入不同參數值，以打開不同的文件。創建socket的時候，也可以指定不同的參數創建不同的socket描述符，socket函數的三個參數分別為：
- domain：即協議域，又稱為協議族（family）。常用的協議族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或稱AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。協議族決定了socket的地址類型，在通信中必須采用對應的地址，如AF_INET決定了要用ipv4地址（32位的）與端口號（16位的）的組合、AF_UNIX決定了要用一個絕對路徑名作為地址。
- type：指定socket類型。常用的socket類型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的類型有哪些？）。
- protocol：故名思意，就是指定協議。常用的協議有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它們分別對應TCP傳輸協議、UDP傳輸協議、STCP傳輸協議、TIPC傳輸協議（這個協議我將會單獨開篇討論！）。
注意：並不是上面的type和protocol可以隨意組合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP組合。當protocol為0時，會自動選擇type類型對應的默認協議。
當我們調用socket創建一個socket時，返回的socket描述字它存在於協議族（address family，AF_XXX）空間中，但沒有一個具體的地址。如果想要給它賦值一個地址，就必須調用bind()函數，否則就當調用connect()、listen()時系統會自動隨機分配一個端口。
（2）bind()函數
正如上面所說bind()函數把一個地址族中的特定地址賦給socket。例如對應AF_INET、AF_INET6就是把一個ipv4或ipv6地址和端口號組合賦給socket。
（3）listen()、connect()函數
如果作為一個服務器，在調用socket()、bind()之后就會調用listen()來監聽這個socket，如果客戶端這時調用connect()發出連接請求，服務器端就會接收到這個請求。
（4）accept()函數
TCP服務器端依次調用socket()、bind()、listen()之后，就會監聽指定的socket地址了。TCP客戶端依次調用socket()、connect()之后就想TCP服務器發送了一個連接請求。TCP服務器監聽到這個請求之后，就會調用accept()函數取接收請求，這樣連接就建立好了。之后就可以開始網絡I/O操作了，即類同於普通文件的讀寫I/O操作
（5）read()、write()等函數
萬事具備只欠東風，至此服務器與客戶已經建立好連接了。可以調用網絡I/O進行讀寫操作了，即實現了網咯中不同進程之間的通信！網絡I/O操作有下面幾組：
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- read()/write()
- recv()/send()
- readv()/writev()
- recvmsg()/sendmsg()
- recvfrom()/sendto()
我推薦使用recvmsg()/sendmsg()函數，這兩個函數是最通用的I/O函數
（6）close()函數
在服務器與客戶端建立連接之后，會進行一些讀寫操作，完成了讀寫操作就要關閉相應的socket描述字，好比操作完打開的文件要調用fclose關閉打開的文件。
六、socket實例
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