【posix通信】_posix sockets-CSDN博客

本文链接：https://blog.csdn.net/wu_tingqiang/article/details/144951563

一、网络通信相关函数

客户端：socket(); bind(); connect();send();recv();close();
服务端：socket(); bind(); listen(); accept(); recv(); send(); close();
epoll_create():
epoll_ctl():
epoll_wait():
fcntl():用来设置阻塞和非阻塞的

只要在Linux运行的语言 python java
strace ./ 追踪最后都会是上面这几个API接口，本质是linux内核已经封装后额可以实现百万并发
Tcp协议头

二、建立连接

1. socket();
插座、插座是两个东西：
功能：
a、分配fd， int值
b、tcb(tcp control block);创建新的tcb控制块

2. bind(fd, );
a、IP PORT 绑定在tcb中
如果客户端未进行绑定，即进行connect(),会自动创建分配一个端口，进行绑定ip port

3. listen(fd, backlog)
监听，创建tcb中状态设置为监听，对应的有状态迁移图
a、tcb->statuse = TCP_STATUS_LISTEN;
b、tcb->syn, 然后接收请求

4. 三次握手

第一次握手请求，TCP报文头syn位置为1，syn seqnum = 1234(标志位syn置为1 标志是个握手的包 一开始就是客户端端先发起， 1234是随机值，避免被人抓包，,告诉对方你从哪里发，不重复，不乱序，不丢)
第二次握手请求， ack 和syn 位同时置为1， ack 位置1，  acknum = 1235,  syn seqnum = 5646 (1235代表1235之前所有的值都受到了， 同时5646是随机值，告诉对方从哪里发)
第三次握手请求，ack位置1 acknum = 5647，**服务端fd是在accept中分配的**。


	注意：
	问题1 ：tcp的连接的生命周期，是从什么时候开始的？
	答：从客户端第一次握手就开始的，此时服务端连接已经是半连接队列syn队列，**但是fd是从accept()中分配的**
	问题2：第三次握手的数据包，如何从办理按揭队列查找匹配的节点
	答：是根据源ip ,源port进行匹配的，
			ip来源于ip协议，port来源于tcp协议
	问题3：syn泛洪（是来了大量的客户端请求进行连接，构成了大量syn队列）
	答：这个是根据listen的第二个参数backlog来限制，主要由以下演化而来，
	第一种 
	1、backlog就是syn队列（半连接）的长度数量（目前防火墙已经解决了，意义不大）
	2、syn+accept队列的总长度中，未分配的fd的tcb数量
	3、accept队列长度，待连接的数量（目前很多服务器是第三种方式来限制，可以大大提升建立的数量）

5. listenfd ---->accept() 和 clientfd ------>recv()/send()
作用：
1、分配出fd
2、取出fd进行映射fd<—>tcp连接

	问题1：如果同时有三个半连接需要建立连接,
	如果用ET边沿触发，每次只触发一次，即只能连接一个请求，其他两个连接无法建立，而LT水平触发可以一直触发，即三个连接全部建立。
	问题2：如果用边沿触发，如何处理所有的连接 ？
	建立while循环接收连接，当accept的返回值为-1时(**accept非阻塞，即立即会有返回值**)，也就是无连接可以建立，此时break掉;

while(1){
	fd = accept(); // 非阻塞的，也就是会立刻返回结果；
	if(fd == -1){break;}				
}

三、传输信息

1.	send(fd, buffer, size_t, flag);
	send(fd, buffer, 50, 0);
	send(fd, buffer, 150, 0);
	send(fd, buffer, 250, 0);
	flag标志位：可以知道消息发送到哪一层链路，设置阻塞/非阻塞，将数据从应用层拷贝到内核层wmem(write memory)
   发送三次，内核可能会根据MTU进行计算，小于MTU的内容，一次性发送过去，大于MTU的内容分多次发送，一般MTU大小1500bytes，只能在套接字处于连接状态的时候才能使用。（只有这样才知道接受者是谁）
2. recv(fd, buffer, size_t, flag);
    recv(fd, buffer, 250, 0);
    recv(fd, buffer, 250, 0);
    recv(fd, buffer, 150, 0);
  从协议栈（read memory）copy应用层软件对应的地址, flag默认为0

100：recv(fd, buffer, 1000, 0);
101：for(int i= 0; i < 10; i++)
{	
	recv(fd, buffer, 100, 0);
}
*两种接收方式差别不大，只有当rmem缓冲区较小时，但是如果第一次接收100 rmem还有900尚未接收，即剩余接收也只能接收100，此时会有差别，但是rmem大小一般较大，比如2048，即大的话就不影响后续接收*

tcp协议用来描述两个主机进行传输的过程；
posix协议栈是研究应用软件到内核这个过程。
传输过程中，有五个关键词：
慢启动：将cwnd（拥塞窗口）的大小增加1，下一次就是cwnd是上一次的2倍，也就是指数增长，开始传输指数性增长
拥塞控制；增长到一定值，开始线性增长，一旦发现堵塞后，cwnd直接砍掉一半，此时cwnd这个窗口设置为1.
滑动窗口：我们总是希望数据发送的又快又多。但是这样，接收方可能来不及接收。所以要进行流量控制。发送过去的内容，需要对端确认；两根指针进行滑动，选择一段进行继续发送
延迟确认：接收方进行延迟回复ACK,即接收方的应用程序可以多消耗rmem中的内容，空出来更多，提高效率
超时重传：超过一定时间，未收到ack进行重传。

四、断开连接-四次挥手

在这里插入图片描述
close():不是网络函数，是文件函数（应用程序函数）
作用：
1、回收fd
2、fin关闭连接请求，发送一个空包

对应状态迁移图

四次挥手特殊两种情况：
1、ack没有收到，先收到fin,
2、双方同时调用 close  （服务器端出现大量time_wait）

三次握手特殊情形：
双方同时建立通信，没有客户端和服务端(p2p  PeerToPeer，用在点对点 遥控器不通过服务端，直接和遥控器和空调相连接)       
代码一样，绑定一样内容：
fd =  socket();
bing(8000);
connect();