1 服务端准备连接

1.1 创建套接字

要创建一个可用的套接字，需要使用下面的函数：

int socket(int domain, int type, int protocol)

• domain
  PF_INET、PF_INET6以及PF_LOCAL等，即套接字类型

• type

• SOCK_STREAM
  字节流，对应TCP；
• SOCK_DGRAM
  数据报，对应UDP；
• SOCK_RAW
  原始套接字。

• protocol
  原本用来指定通信协议，但现在基本废弃。因为通过前面两个参数已经指定协议。所以protocol一般写成0即可。

1.2 bind

创建的socket如果需要被使用，就需要调用bind函数把socket和socket地址绑定。

调用bind函数的方式如下：

bind(int fd, sockaddr * addr, socklen_t len)

• sockaddr * addr
  通用地址格式，传入的参数可能是IPv4、IPv6或本地socket格式。
• len
  传入的地址长度，bind函数会根据该字段判断传入的参数addr怎么解析。

可以把bind函数理解成这样：

bind(int fd, void * addr, socklen_t len)

不过BSD设计socket的时候大约是1982年，那时C语言还没void *语法，为解决该问题，BSD的设计者们创造性地设计了通用地址格式来作为支持bind和accept等这些函数的参数。

对于使用者，每次需将IPv4、IPv6或本地socket格式转化为通用socket格式，就像下面的IPv4 socket地址格式：

/

struct sockaddr_in name;
bind (sock, (struct sockaddr *) &name, sizeof (name)

对实现者，可根据该地址结构的前两个字节判断出是哪种地址。为处理可变长结构，需要读取函数里的len参数，即可解析和判断地址。

设置bind时，对地址和端口可以有多种处理方式。

可将地址设置成本机IP地址，等于告诉os内核，仅处理目标IP是本机IP地址的IP包。

但我们写代码时并不知道将会被部署到啥机器，通配地址解决该问题，告诉os内核只要目标地址是咱们的都可以。比如一台机器有两块网卡，IP地址分别是202.61.22.55和192.168.1.11，那么向这两个IP请求的请求包都会被我们的程序处理。

配置通配地址

• IPv4，使用INADDR_ANY
• IPv6，使用IN6ADDR_ANY

struct sockaddr_in name;
/* IPV4通配地址 */
name.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);

端口

如果把端口设置成0，就相当于把端口的选择权交给内核，内核会根据一定的算法选择一个空闲的端口，完成套接字的绑定。这在服务器端不常使用。

一般来说，服务器端的程序一定要绑定到一个众所周知的端口上。服务器端的IP地址和端口数据，相当于打电话拨号时需要知道的对方号码，如果没有电话号码，就没有办法和对方建立连接。

我们来看一个初始化IPv4 TCP 套接字的例子:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
int make_socket (uint16_t port)
{
  int sock;
  struct sockaddr_in name;
  /* 创建字节流类型的IPV4 socket. */
  sock = socket (PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  if (sock < 0)
    {
      perror ("socket");
      exit (EXIT_FAILURE);
    }
  /* 绑定到port和ip. */
  name.sin_family = AF_INET; /* IPV4 */
  name.sin_port = htons (port);  /* 指定端口 */
  name.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY); /* 通配地址 */
  /* 把IPV4地址转换成通用地址格式，同时传递长度 */
  if (bind (sock, (struct sockaddr *) &name, sizeof (name)) < 0)
    {
      perror ("bind");
      exit (EXIT_FAILURE);
    }
  return sock
}

listen：接上电话线，一切准备就绪。

bind函数只是让socket和地址关联。如果要让别人打通电话，还需要我们把电话设备接入电话线，让服务器真正处于可接听状态，这就需要listen函数。

初始化创建的socket，之后会主动发起请求（通过调用connect函数）。通过listen函数，可以将原来的"主动"socket转换为"被动"socket，告诉操作系统内核：“我这个socket是用来等待用户请求的。”当然，操作系统内核会为此做好接收用户请求的一切准备，比如完成连接队列。

listen函数原型：

int listen (int socketfd, int backlog)

• socketfd
  socket描述符
• backlog
  未完成连接队列的大小，即可以接收的并发数目。越大，并发数理论上越大。但参数过大也会占用过多系统资源，所以Linux并不允许对这个参数进行改变。

accept

当客户端的连接请求到达时，服务器端应答成功，连接建立，这时内核需把该事件通知到应用程序，让应用程序感知到这个连接。

accept这个函数的作用就是连接建立之后，内核和应用程序之间的桥梁。它的原型是：

int accept(int listensockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen)

• listensockfd
  套接字，通过bind，listen一系列操作而得到的套接字。返回值有两部分，cliadd是通过指针方式获取的客户端的地址，addrlen地址的大小
  函数的返回值，代表与客户端的连接。
• 两个socket描述字：

输入参数，监听socket描述字listensockfd

返回的已连接socket描述字

为什么要把两个套接字分开呢？

网络程序需要并发处理，不可能一个应用程序运行后只能服务一个客户。

所以监听socket一直都存在，服务成千上万的客户，直到这个监听socket关闭。一旦一个客户和服务器连接成功，完成了TCP三次握手，操作系统内核就为这个客户生成一个已连接套接字，让应用服务器使用这个已连接套接字和客户进行通信处理。如果应用服务器完成了对这个客户的服务，比如一次网购下单，一次付款成功，那么关闭的就是已连接套接字，这样就完成了TCP连接的释放。请注意，这个时候释放的只是这一个客户连接，其它被服务的客户连接可能还存在。最重要的是，监听套接字一直都处于“监听”状态，等待新的客户请求到达并服务。