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socket套接字是什么

什么是 socket?

socket 的原意是“插座”,在计算机通信领域,socket 被翻译为“套接字”,它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。通过 socket 这种约定,一台计算机可以接收其他计算机的数据,也可以向其他计算机发送数据。 我们把插头插到插座上就能从电网获得电力供应,同样,为了与远程计算机进行数据传输,需要连接到因特网,而 socket 就是用来连接到因特网的工具。

socket 的典型应用就是 Web 服务器和浏览器:浏览器获取用户输入的 URL,向服务器发起请求,服务器分析接收到的 URL,将对应的网页内容返回给浏览器,浏览器再经过解析和渲染,就将文字、图片、视频等元素呈现给用户。 学习 socket,也就是学习计算机之间如何通信,并编写出实用的程序。

socket与TCP/IP的对应关系

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。在设计模式中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。

原作者将socket通信类比为打电话这一生活场景。这里我把TCP服务器比作政府某一服务部门能,TCP客户端比作企业中某一部门电话,描述这一过程,恰好就像是socket通信,服务部门提供服务,企业部门申请服务。 要实现通信,首先政府部门都必须申请一个电话(socket_fd),并向有关部门注册(我们的系统),提供地址(sockadrr)以及属于哪个部门的(port),录入系统后,就算是合约生效了(bind),于是乎,政府广而告之,这个服务热线就算开通了,在部门里面的人员所需要做的事情,就是等待企业家拨打热线(listen)。 企业家拨打电话对地点和部门没有这么多的要求了,他并不需要绑定地址和部门,在任何一个可以拨打电话的地方(可能是同个部门,也可以同公司不同部门,甚至可能是竞争对手),他只需要拿起一个已经注册的电话(socket_fd),拨打电话(connect) 政府部门接通电话(accept)后,桥梁就打通了(服务者client_fd、顾客server_fd),可以进行听说了(read write)。企业家咨询完成(close),政府到点下班关闭服务(close)

UNIX/Linux 中的 socket 是什么?

在 UNIX/Linux 系统中,为了统一对各种硬件的操作,简化接口,不同的硬件设备也都被看成一个文件。对这些文件的操作,等同于对磁盘上普通文件的操作。 你也许听很多高手说过,UNIX/Linux 中的一切都是文件!那个家伙说的没错。 为了表示和区分已经打开的文件,UNIX/Linux 会给每个文件分配一个 ID,这个 ID 就是一个整数,被称为文件描述符(File Descriptor)。例如:

  • 通常用 0 来表示标准输入文件(stdin),它对应的硬件设备就是键盘;
  • 通常用 1 来表示标准输出文件(stdout),它对应的硬件设备就是显示器。

UNIX/Linux 程序在执行任何形式的 I/O 操作时,都是在读取或者写入一个文件描述符。一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数,它的背后可能是一个硬盘上的普通文件、FIFO、管道、终端、键盘、显示器,甚至是一个网络连接。 请注意,网络连接也是一个文件,它也有文件描述符!你必须理解这句话。 我们可以通过 socket() 函数来创建一个网络连接,或者说打开一个网络文件,socket() 的返回值就是文件描述符。有了文件描述符,我们就可以使用普通的文件操作函数来传输数据了,例如:

  • 用 read() 读取从远程计算机传来的数据;
  • 用 write() 向远程计算机写入数据。

你看,只要用 socket() 创建了连接,剩下的就是文件操作了,网络编程原来就是如此简单!

WIndow 系统中的 socket 是什么?

Windows 也有类似“文件描述符”的概念,但通常被称为“文件句柄”。因此,本教程如果涉及 Windows 平台将使用“句柄”,如果涉及 Linux 平台则使用“描述符”。 与 UNIX/Linux 不同的是,Windows 会区分 socket 和文件,Windows 就把 socket 当做一个网络连接来对待,因此需要调用专门针对 socket 而设计的数据传输函数,针对普通文件的输入输出函数就无效了。

有哪些socket?

这个世界上有很多种套接字(socket),比如 DARPA Internet 地址(Internet 套接字)、本地节点的路径名(Unix套接字)、CCITT X.25地址(X.25 套接字)等。

根据数据的传输方式,可以将 Internet 套接字分成两种类型。通过 socket() 函数创建连接时,必须告诉它使用哪种数据传输方式。

格式套接字(SOCK_STREAM)

流格式套接字(Stream Sockets)也叫“面向连接的套接字”,在代码中使用 SOCK_STREAM 表示。 SOCK_STREAM 是一种可靠的、双向的通信数据流,数据可以准确无误地到达另一台计算机,如果损坏或丢失,可以重新发送。

数据报格式套接字(SOCK_DGRAM)

数据报格式套接字(Datagram Sockets)也叫“无连接的套接字”,在代码中使用 SOCK_DGRAM 表示。 计算机只管传输数据,不作数据校验,如果数据在传输中损坏,或者没有到达另一台计算机,是没有办法补救的。也就是说,数据错了就错了,无法重传。 因为数据报套接字所做的校验工作少,所以在传输效率方面比流格式套接字要高。

总结

两种套接字各有优缺点:

  • 无连接套接字传输效率高,但是不可靠,有丢失数据包、捣乱数据的风险;
  • 有连接套接字非常可靠,万无一失,但是传输效率低,耗费资源多。

两种套接字的特点决定了它们的应用场景,有些服务对可靠性要求比较高,必须数据包能够完整无误地送达,那就得选择有连接的套接字(TCP 服务),比如 HTTP、FTP 等;而另一些服务,并不需要那么高的可靠性,效率和实时才是它们所关心的,那就可以选择无连接的套接字(UDP 服务),比如 DNS、即时聊天工具等。

转载自:https://my.oschina.net/u/2935389/blog/3039622

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