Socket是什么以及它的创建过程
OSI七层模型
上三层（会话/表示/应用）：HTTP/FTP协议等——数据
传输层： TCP协议/UDP协议——数据 TCP/IP（HEAD） 段
网络层： IP/ICMP/ARP/RARP协议——数据 TCP/IP（HEAD） IP（HEAD） 包
数据链路层：ppp点到点—— 数据 TCP/IP（HEAD） IP（HEAD） 帧
物理层： 111111111111000000000000000011 比特
- 报文：是网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块。报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致，长度不限且可变。
一个数据包经由应用程序产生，进入到协议栈中进行各种报文头的包装,然后操作系统调用网卡驱动程序指挥硬件，把数据发送到对端主机。协议栈其实是位于操作系统的一些协议的堆叠，这些协议包括TCP、UDP、ARP、ICMP、IP等。通常某个协议的设计都是为了解决某些问题，比如 TCP 的设计就负责安全可靠的传输数据，UDP 设计就是报文小，传输效率高，ARP 的设计是能够通过 IP 地址查询物理（Mac）地址，ICMP 的设计目的是返回错误报文给主机，IP 设计的目的是为了实现大规模主机的互联互通。
应用程序比如浏览器、电子邮件、文件传输服务器等产生的数据，会通过传输层协议进行传输，而应用程序是不会和传输层直接建立联系的，而是有一个能够连接应用层和传输层之间的套件，这个套件就是 Socket。
应用程序的下面就是操作系统内部，操作系统内部包括协议栈，协议栈是一系列协议的堆叠。操作系统下面就是网卡驱动程序，网卡驱动程序负责控制网卡硬件，驱动程序驱动网卡硬件完成收发工作。
在操作系统内部有一块用于存放控制信息的存储空间，这块存储空间记录了用于控制通信的控制信息。其实这些控制信息就是 Socket 的实体，或者说存放控制信息的内存空间就是套接字的实体。
套接字连接
套接字创建完成后，最终还是为数据收发服务的，在数据收发之前，还需要进行一步connect，也就是建立连接的过程。这个连接并不是真实的连接，而是应用程序通过TCP/IP标准从一个主机通过网络介质传输到另一个主机的过程。
套接字刚刚创建完成后，还没有数据，也不知道通信对象，在这种状态下，即使你让客户端应用程序委托协议栈发送数据，它也不知道发送到哪里。所以浏览器需要根据网址来查询服务器的 IP 地址，做这项工作的协议是 DNS，查询到目标主机后，再把目标主机的 IP 告诉协议栈，至此，客户端这边就准备好了。
在服务器上，与客户端一样也需要创建套接字，但是同样的它也不知道通信对象是谁，所以我们需要让客户端向服务器告知客户端的必要信息：IP 地址和端口号。
现在通信双方建立连接的必要信息已经具备，只欠一股东南风了。通信双方收到数据之后，还需要一块位置来存放，这个位置就是缓冲区，它是内存的一部分，有了缓冲区，就能够进行数据的收发操作了。
那么现在客户端如果需要给服务端发送一条数据该怎么办？？
首先客户端应用程序调用Socket库中的 connect 方法，提供 socket 描述符和服务器 IP 地址、端口号。
这些信息会传递给协议栈中的 TCP 模块，TCP 模块会对请求报文进行封装，再传递给 IP 模块，进行 IP 报文头的封装，然后传递给物理层，进行帧头封装，之后通过网络介质传递给服务器，服务器上会对帧头、IP 模块、TCP 模块的报文头进行解析，从而找到对应的套接字，套接字收到请求后，会写入相应的信息，并且把状态改为正在连接。请求过程完成后，服务器的 TCP 模块会返回响应，这个过程和客户端是一样的（如果大家不太清楚报文头的封装过程，可以阅读笔者的这篇文章 [https://www.cnblogs.com/wuhaoxin/p/18109054](TCP/IP 基础知识总结)）
在一个完整的请求和响应过程中，控制信息起到非常关键的作用（具体的作用我们后面会说）。
- SYN 就是同步的缩写，客户端会首先发送 SYN 数据包，请求服务端建立连接。
- ACK 就是相应的意思，它是对发送 SYN 数据包的响应。
- FIN 是终止的意思，它表示客户端/服务器想要终止连接。
由于网络环境的复杂多变，经常会存在数据包丢失的情况，所以双方通信时需要相互确认对方的数据包是否已经到达，而判断的标准就是 ACK 的值。
当所有建立连接的报文都能够正常收发之后，此时套接字就已经进入可收发状态了，此时可以认为用一根管理把两个套接字连接了起来。当然，实际上并不存在这个管子。建立连接之后，协议栈的连接操作就结束了，也就是说 connect 已经执行完毕，控制流程被交回给应用程序。
收发数据
当控制流程从 connect 回到应用程序之后，接下来就会直接进入数据收发阶段，数据收发操作是从应用程序调用 write 将要发送的数据交给协议栈开始的，协议栈收到数据之后执行发送操作。
协议栈不会关心应用程序传输过来的是什么数据，因为这些数据最终都会转换为二进制序列，协议栈在收到数据之后并不会马上把数据发送出去，而是会将数据放在发送缓冲区，再等待应用程序发送下一条数据。
为什么收到数据包不会直接发送出去，而是放在缓冲区中呢？
因为只要一旦接受到数据就发送，很有可能发送大量小数据包，导致网络效率下降。所以协议栈需要将数据积攒到一定数量才能将其发送出去。置于协议栈会向缓冲区放多少数据，这个不同版本和种类的操作系统有不同的说法，不过所以操作系统和种类都会遵循以下几个标准：
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第一个判断要素是每个网络包能够容纳的数据长度，判断的标准是MTU，它表示的是一个网络包的最大长度。最大长度包含头部，所以如果单论数据区的话，就会用MTU-包头长度，由此得出的最大数据长度被称为MSS。
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另一个判断标准是时间，当应用程序产生的数据较少时，协议栈向缓冲区放置数据效率不高时，如果每次都等到 MSS 再发送的话，可能因为等待时间太长造成延迟，在这种情况下，即使数据长度没有到达 MSS，也应该把数据发送出去。
假设我们使用的是长度有限法则，此时缓冲区已满，协议栈要发送数据了，协议栈刚要把数据发送出去，却发现无法一次性传输这么大数据量（相对的）的数据，那怎么办呢？
在这种情况下，发送缓冲区中的数据就会超过 MSS 的长度，发送缓冲区中的数据会以 MSS 大小为一个数据包进行拆分，拆分出来的每块数据都会加上 TCP，IP，以太网头部，然后被放进单独的网络包中。
断开连接
当通信双方不再需要收发数据时，需要断开连接。不同的应用程序断开连接的时机不同。以 Web 为例，浏览器向 Web 服务器发送请求消息，Web 服务器再返回响应消息，这时收发数据就全部结束了，服务器可能会首先发起断开响应，当然客户端也有可能会首先发起（谁先断开连接是应用程序做出的判断），与协议栈无关。
无论哪一方发起断开连接的请求，都会调用 Socket 库的 close 程序。我们以服务器断开连接为例，服务器发起断开连接请求，协议栈会生成断开连接的 TCP 头部，其实就是设置 FIN 位，然后委托 IP 模块向客户端发送数据，与此同时，服务器的套接字会记录下断开连接的相关信息。