笔记
TCP和UDP的基础通信
一.套接字
socket函数介绍
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：为通信创建一个端点，并返回该端点的文件描述符
参数1：通信域
Name Purpose Man page
AF_UNIX, AF_LOCAL 本地通信，同一主机之间进程通信 详情请看man 7 unix
AF_INET IPv4 提供的网络通信 详情请看man 7 ip
AF_INET6 IPv6 提供的网络通信 详情请看man 7 ipv6
参数2：指定通信语义，可以由多个宏值使用位或连接
SOCK_STREAM：表示提供TCP协议的传输方式
SOCK_DGRAM：表示提供UDP协议的传输方式
SOCK_NONBLOCK：套接字设置非阻塞属性
参数3：如果参数2中仅仅指定一个协议，那么参数3可以填0，如果指定多个，则参数3需要指定特定的协议
TCP协议名称：IPPROTO_TCP
UDP协议名称：IPPROTO_UDP
返回值：成功返回创建的套接字文件描述符，失败返回 -1并置位错误码
二.TCP实现网络通信
TCP相关函数介绍
1> bind绑定
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
功能：位套接字分配名称
参数1：通过socket函数创建出来的套接字文件描述符
参数2：通用地址信息结构体，需要根据具体使用的地址族而定， struct sockaddr仅仅只是为了类型的强制转换，防止出现警告
跨主机间通信：man 7 ip
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* 表示通信域 */
in_port_t sin_port; /* 端口号的网络字节序 */
struct in_addr sin_addr; /* ip地址 */
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* IP地址的网络字节序 */
};
同一主机间通信：man 7 uninx
struct sockaddr_un {
sa_family_t sun_family; /* 表示通信域：AF_UNIX */
char sun_path[108]; /* 套接字文件的地址 */
};
参数3：参数2的大小
返回值：成功返回0，失败返回-1并置位错误码
注意关于bind的两个错误：
1、 Cannot assign requested address：表示IP地址填写错误，检查IP是否有问题
2、Address already in use：表示地址信息正在占用，可以调用函数快速重用，也可以等一会2> listen监听
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
功能：将套接字设置成被动监听状态，已接受客户端的连接请求
参数1：套接字文件描述符
参数2：容纳连接的队列的最大长度，一般填128
返回值：成功返回0，失败返回-1并置为错误码3> accept接收连接请求
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能：用于阻塞接收客户端连接请求
参数1：服务器套接字文件描述符
参数2：用于接收对端地址信息结构体的指针
参数3：接收对端地址信息的长度
返回值：成功返回一个新的用于通信的套接字文件描述符，失败返回-1并置位错误码4> recv接收数据
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能：从套接字中读取数据到buf中
参数1：用于通信的套接字文件描述符
参数2：接收数据后的容器地址
参数3：接收的数据的大小
参数4：是否阻塞接收
0：表示阻塞接收消息
MSG_DONTWAIT：表示非阻塞接收数据
返回值：
>0:表示成功读取的字符个数
=0：表示通信对端已经下线
=-1:表示出错，置位错误码 5> send发送数据
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
功能：向通信套接字文件描述符中写入数据
参数1：通信的套接字文件描述符
参数2：要发送数据的起始地址
参数3：要发送数据的大小
参数4：是否阻塞接收
0：表示阻塞接收消息
MSG_DONTWAIT：表示非阻塞接收数据
返回值：成功返回发送字符的个数，失败返回-1并置位错误码
6> connect连接函数
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
功能：将套接字文件描述符连接到addr指向的地址空间中
参数1：客户端套接字文件描述符
参数2：对端地址信息结构体
参数3：参数2的大小
返回值：成功返回0，失败返回-1并置位错误码TCP服务器通信模型
1、sfd = socket(); //创建一个用于连接的套接字文件描述符
2、bind(); //为服务器套接字绑定ip地址和端口号，为了让客户端额能够找到服务器
3、listen(); //将服务器套接字设置成被动监听状态，用于接收客户端的连接请求
4、newfd = accept(); //阻塞等待客户端的连接请求，如果有客户端发来连接请求，创建一个新的用于通信的套接字文件描述符
5、while(1)
{
send\recv\read\write; //数据收发工作
}
6、close(); //关闭套接字、关闭监听三.UDP实现网络通信
UDP相关函数
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
//功能：从套接字文件描述符中读取数据，并将对端地址信息结构体接收
参数1：套接字文件描述符
参数2：要接收数据的起始地址
参数3：要接收的数据大小
参数4：是否阻塞，0表示阻塞，MSG_NOWAIT表示非阻塞
参数5：接收对端地址信息结构体
参数6：参数5的大小
返回值：成功返回读取的字节的大小，失败返回-1并置位错误码
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
//功能：向套接字文件描述符中读取数据，写给指定的对端接收
参数1：套接字文件描述符
参数2：要发送数据的起始地址
参数3：要发送的数据大小
参数4：是否阻塞，0表示阻塞，MSG_NOWAIT表示非阻塞
参数5：接收对端地址信息结构体
参数6：参数5的大小
返回值：成功返回发送的字节的大小，失败返回-1并置位错误码
四.TCP和UDP基础通信模型注意事项
1> 无论是TCP还是UDP通信中，服务器端必须要绑定ip地址和端口号，以便于让客户端找到该服务器。对于客户端而言，可以绑定也可以不绑定，如果绑定了，则使用自己绑定的ip和端口号。如果没有绑定，则系统会自动绑定一个当前的IP地址和一个随机的端口号供客户端使用。
2> 对于TCP通信而言，可以使用recv和send进行通信，也可以使用read、write进行通信，还可以使用sendto和recvfrom进行通信，都没有问题。
3> 对于UDP通信而言，如果当前端只是用于接收数据，不发送数据，可以使用recvfrom、recv、read进行接收；如果当前端接收数据后还要发送数据给对端，则需要使用recvfrom进行接收数据，顺便将对端地址信息结构体接收过来。
4> UDP中是否可以使用connect函数呢？
答，可以使用。当UDP服务器端使用connect会跟指定的客户端建立一个唯一的通道。其他客户端就不能再进行通信了。如果想要断开连接，需要再次使用connect函数，并且将地址信息结构体中的family设置成AF_UNSPEC.
好处：1、能够提供数据传输效率
例如：A和B同时向服务器发送消息，但是A发送的消息较大，需要较长的时间，发送过程中可能会出现时间片用完，此时B向服务器发送消息，导致，服务器处理消息时，消息混乱。这时就可以先单独跟A建立连接，等所有数据传输结束后，再跟B通信
2、传输性能高
一般的UDP通信：获取对端地址信息 --> 将信息加载到内核 ---> 数据收发 --->获取对端地址信息 --> 将信息加载到内核 ---> 数据收发 --->获取对端地址信息 --> 将信息加载到内核 ---> 数据收发 --->....
UDP建立连接后：获取对端地址信息 --> 将信息加载到内核 ---> 数据收发 --->数据收发 --->数据收发 --->数据收发 --->数据收发 --->数据收发 --->
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