network_communication

socket 编程

大端序和小端序

PC 上是小端序（低位在低地址，高位在高地址，易于计算机处理）

网络传输是大端序（低位在高地址，高位在低地址，符合人类的阅读习惯）

发送端总是把要发送的数据转化为大端字节序数据后再发送

socket 地址

通用socket 地址 sockaddr

struct sockaddr {
    sa_family_t sa_family;
    char sa_data[14];
};

专用socket地址

UNIX本地协议族使用如下专用socket地址结构体：

struct sockaddr_un {
    sa_family_t sin_family; /* 地址族: AF_UNIX */
    char sun_path[108];     /* 文件路径名 */
};

TCP/IP协议族有socket_in和sockaddr_in6两个专业socket地址结构体，它们分别用于IPv4和IPv6：

struct sockadddr_in{
    sa_family_t sun_family;        /* 地址族: AF_INET */
    u_int16_t sin_port;             /* 端口号，要用网络字节序表示 */
    struct in_addr sin_addr        /* IPv4地址结构体 */
};
struct in_addr {
    u_int32_t s_addr;                    /* IPv4地址，要用网络字节序号表示 */
};
struct sockaddr_in6 {
    sa_family_t sin6_family;            /* 地址族: AF_INET6 */
    u_int16_t sin6_port;                    /* 端口号，要用网络字节序表示 */
    u_int32_t sin6_flowinfo;            /* 流信息，应设置为0 */
    struct in6_addr sin6_addr;        /* IPv6地址结构体 */
    u_int32_t sin6_scope_id;            /* scope ID, 尚处于实验阶段 */
}
struct in6_addr {
    unsigned char sa_addr[16];         /* IPv6地址，要用网络字节序表示 */
}

所有专用socket地址(以及sockaddr_storage)类型的变量在实际使用时都需要转化为通用socket类型sockaddr(强制类型转换)，因为socket编程接口使用的地址参数的类型都是sockaddr。

socket api 调用流程

服务器端：
创建 socket: 指定网络层协议（ipv4 or ipv6）和传输层协议（tcp or udp）->

绑定 socket: 与具体的服务端地址绑定（ip and port） ->

监听 socket: 创建一个监听队列存放待处理的客户端连接 ->

接收连接: 从监听队列中取出就绪的连接

客户端：
创建 socket ->

发起连接: 向指定地址的服务端发起连接请求

参考: https://swordandtea.github.io/2020/11/06/hight_performance_linux_coding/Linux%E7%BD%91%E7%BB%9C%E7%BC%96%E7%A8%8B%E5%9F%BA%E7%A1%80API/

IO 多路复用

一个socket 就是一个文件，每个socket 都对应一个 socket fd，IO多路复用是指将多个 socket fd 同时进行监听，从而获取多个事件状态。具体来讲，我们有三个IO多路复用的系统调用可以使用： #### select 将所有已连接的socket fd 放在一个文件描述符集合中，然后调用select 将文件描述符集合拷贝到内核中，内核中对集合进行轮训以检查是否有事件发生，当有事件产生后则将对应的文件描述符标记为可读或可写，然后再将集合从内核拷贝到用户态，然后用户再遍历集合以查找有有事件产生的文件描述符

所以通过select 实现IO多路复用需要对文件描述符集合进行两次拷贝和两次遍历。且select 使用固定长度BitMap 表示文件描述符集合，因此其所支持的复用路数是有限制的，默认最大值是1024

poll

poll 和 select 的整体流程一样，只是在文件描述符集合的实现上由 BitMap 修改为了链表，因此其所支持的文件描述符个数不再受限制