Socket函数调用过程是怎样的

本篇内容介绍了“Socket函数调用过程是怎样的”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

一：简介

Socket可以作插口或者插槽，可以想象为一根网线，一头插在客户端，一头插在服务端，然后进行通信。所以在通信之前，双方都要建立一个Socket.

二：基于TCP协议的Socket程序函数调用过程

tcp的服务端要先监听一个端口，一般是先调用bind函数，给这个Socket赋予一个IP地址和端口。

当服务端有了IP和端口号，就可以调用listen函数进行监听。在TCP的状态图里面，有一个listen状态，当调用这个函数之后，服务端就进入这个状态，

这个时候客户端客户端就可以发起连接了。

在内核中，为每个Socket维护两个队列。一个是已经建立了连接的队列，这时连接三次握手已经完毕，处于established状态；一个是还没有完全建立连接

的队列，这个时候三次握手还没完成，处于syn_rcvd的状态。

服务端调用accept函数，拿出一个已经完成的连接进行处理。如果还没有完成，就要等待。

在服务端等待的时候，客户端可以通过connect函数发起连接。先在参数中指明要连接的IP地址和端口号，然后开始发起三次握手。内核会给客户端分配一个

临时的端口。一旦握手成功，服务端的accept就会返回另一个Socket.

连接建立成功之后，双方开始通过read和write函数来读写数据，就像往一个文件流里面写东西一样。

Socket在linux中是以文件的形式存在的，除此之外，还存在文件描述符，写入和读出，也是通过文件描述符。每一个进程都有一个数据结构task_struct,里面指向

一个文件描述符数组，来列出这个进程打开的所有文件的文件描述符。文件描述符是一个整数，就是这个数组的下标。

三：基于UDP协议的Socket程序函数调用过程

UDP是没有连接的，所以不需要三次握手，也就不需要调用listen和connect,但是，UDP的交互仍然需要IP和端口号，因而也需要bind

UDP是没有维护连接状态的，因而不需要每对连接建立一组Socket,而是只要有一个Socket,就能够和多个客户端通信。因为没有连接状态，每次通信的时候，都调

用sendto和recffrom，都可以传入IP地址和端口。

四：Socket多进程编程

TCP连接数是受限的，首先Socket都是文件，所以首先要通过ulimit配置文件描述符的数目；另一个限制是内存。

多进程模式相当于设置一个代理，监听请求，一旦建立了一个连接，就会有一个已连接Socket,这时可以创建一个子进程，然后将基于已连接Socket的交互交给子进程做。

五：Socket多线程编程

相对于进程来讲，线程要轻量级的多，新的线程也可以通过已连接Socket处理请求，从而达到并发处理的目的。

六：IO多路复用，一个线程维护多个Socket

基于进程或者线程模型的，其实还是有问题的。新到来一个TCP连接，就需要分配一个进程或者线程。C10K，它的意思是一台机器要维护1万个连接，就要创建1万个进程或者

线程，那么操作系统是无法承受的。

由于Socket是文件描述符，因而某个线程盯的所有的Socket,都放在一个文件描述符fd_set中，然后调用select函数来监听文件描述符集合是否有变化，一旦有变化，就依次查看

每个文件描述。那些发生变化的文件描述符在fd_set对应的位都设为1，表示Socket可读或者可写，从而可以进行读写操作，然后再调用select，接着看下一轮的变化。

七：IO多路复用，epoll模式

epoll它在内核中的实现不是通过轮询方式，而是通过注册callback函数的方式，当某个文件描述发生变化时，就会主动通知。这种通知方式使得监听的Socket数据增加的时候，效率

不会大幅度降低，能够同时监听的Socket的数目也非常多。epoll被称为解决C10K问题的利器

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