《TCP/IP网络编程》知识点整理

《TCP/IP网络编程书籍》知识点整理

理解网络编程和套接字
套接字类型与协议设置
地址族与数据序列
1. 网络字节序是大端，本地是小端，大端是把最后的字节放前面，小端是最后的字节放后面
2. h代表host，n代表networt。这些是大小端转换的函数，short4B，long8B。
  1. unsigned short tons(unsigned short)
  2. unsigned short ntohs(unsigned short)
  3. unsigned long htonl(unsigned long)
  4. unsigned long ntohl(unsigned long)
3. p代表presentation，n代表network。这些函数是字符串(点分10进制)转网络字节序地址(8B)的。
  - int inet_pton(int af, const char *src, void *dst)
  - 返回1成功，返回0是ip地址格式不对，返回-1时af不对。
    - af一般是宏确定，ipv4的是AF_INET
  - 传入参数时src，字符串类型(点分10进制)
  - 穿出参数是dst，一般复制给sockaddr_in中的sin_addr.s_addr上
  - const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size)
    - 成功返回字符串指针，若出错则为NULL
    - src是传入参数，是网络字节序2进制的，一般是sockaddr_in中的sin_addr.s_addr
    - dst是传出参数，是字符串(点分10进制)
基于TCP(1) 这章是告诉你怎么实现socket
- TCP不存在数据边界，可以用一个回应来接收好多条传输
- 注意TCP连接是有奇数个socket，一个监视(socket)加上一对会话或者几对会话(accept)。
1. int socket(int domain, int type, int protocol)
  - domain 判断是什么协议 ipv4
  - type 用什么流 stream 一般是tcp
  - protocol 默认用0
2. int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len)
  - socket 标志符
  - address 传入参数，里面有ip地址端口号协议等
  - address_len 顾名思义address的大小
3. int listen(int socket, int backlog)
  - socket 标志符
  - backlog 最大连接数
4. int accept(int socket, struct sockaddr *restrict address, socklen_t *restrict address_len)
  - socket 标志符
  - address 传出参数，里面有客户端的ip地址端口号协议等
  - address_len 顾名思义address的大小
5. read()/write()
6. int close(int fildes)
基于TCP(2) 这章是实践，做一个回声服务端和客户端。

基于UDP

存在数据边界

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int socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

创建

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ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);//发送
- sockfd用socket创建出来的数
- buf要发送的缓存数据
- len要发送的长度
- flags可选参数, 默认0
- dest_addr有目的地址的结构体
- addrlen结构体长度
1

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);//接收
- sockfd用socket创建出来的数
- buf要发送的缓存数据
- len要发送的长度
- flags可选参数, 默认0
- dest_addr有目的地址的结构体
- addrlen结构体长度

断开套接字
1. int shutdown(int sock, int howto) 半关闭函数
  - sock文件描述符
  - howto 关闭什么
    - SHUT_RD 断开输入
    - SHUT_WR 断开输出
    - SHUT_RDWR 断开IO流
      - 相当于第一次调用RD，第二次调用WR。
2. 这个函数不管什么模式，都会向客户端传送EOF，也就是结束标志
3. 存在的意义就是让客户端知道要断开了，但还可以收到消息。
域名及网络地址
1. nelookup 可以用域名查看ip地址
2. struct hostent _ gethostbyname(const char _ hostname)
  - struct hostent
    - char * h_name 官方域名
    - char ** h_aliases 其他的许多域名（所以是二级指针）
    - int h_addrtype 地址类型ipv4，ipv6
    - int h_length ipv4 4字节，ipv6 6字节
    - char ** h_addr_list 许多对应的ip地址（所以是二级指针）
      - 这里面的ip地址需要转换才能看懂
      - inet_pton()
  - 失败返回NULL
3. struct hosting _ gethostbyaddr(const char _ addr, sickle_t len ,int family)
  - addr 结构体指针，里面有ip地址
    - 里面的ip地址要转换成网络字节序
    - inet_ntop()
  - len addr的字节数
  - family ipv4是AF_INET,ipv6是AF_INET6
socket的多种可选项，其中getsockopt是看选项的，setsockopt是设置的。
1. 可以改变缓冲区大小，但也是大概改，并不一定就是那个数，因为操作系统会二次调整一下
2. 可以在time-wait时, 是端口复用, 但端口还是在time-wait的, 以便下次还可以同一个端口再次通信。
  1. time-wait在服务端先挥手时会出现，就是4次挥手的倒数2次之后，倒数1次之前。
  2. 因为你最后的那个ACK数据包，你虽然发出去了，但你也不知道他收没收到，所以你怎么判断，你要等一段时间，看看客户端是否再次给你发了一个FIN包，如果没有，那么成功，如果有那就是失败，你需要再发一个包才能断开。所以你要等一段时间去判断。
  3. time-wait会都存在于客户端与服务端，只要谁先请求断开，他就会time-wait，但一般不关心客户端的time-wait，因为客户端再次连接时，会随机一个端口连接，就对于用户透明了。
多进程服务端，显而易见，服务端要能同事服务好多客户端，所以多进程有用
1. fork()创建子进程，父进程返回进程号(PID)，子进程返回0。
2. 子进程继承父亲的所有东西，包括堆、栈等。
3. 僵尸进程的产生是由于，如果要回收子进程，要先结束父进程，所以中途子进程结束，父进程没有结束的间隙，子进程没用了，就叫僵尸进程
  1. wait()阻塞，等待子进程结束
  2. Waited()不阻塞，轮训子进程结束
4. 信号，因为上面两种方式不合适，所以要用信号，我理解就是中断。
  1. alarm()函数能够定时，到时间后能引起信号。
  2. Sigaction()比signal()函数更加稳定，并且在不同的Unix系统中，功能都一样。
  3. 可以传递给Sigaction()函数指针，第一个参数是信号类型。
    1. SIGALRM 到时间了alarm()
    2. SIGINT 输入ctrl+C
    3. SIGCHLD 子进程终止
5. 子进程和父进程都有套接字描述符时,子进程和父进程要把服务端的两个描述符,一共四个描述符都close()掉,才能关闭那个socket
  1. 根据黑马linux网络编程又知道了一个观点
    1. 子进程会继承父进程的文件描述符, 但之后不会再通信了,应该就是两个文件描述符了
    2. shutdown()是关闭服务端的客户端通信套接字, close是关闭文件描述符
    3. 所以如果子进程和父进程要关闭socket,要调用close4次
进程间通信–管道
1. int pipe(int filedes[2])
  1. 成功返回0，失败返回-1
  2. filedes[0]是文件描述符出口，filedes[1]是文件描述符入口
  3. 读取的时候没有数据的话，是阻塞的
  4. 读取完成后，数据就被取走了
2. 管道是半双工，可以用两个管道实现全双工。
  - 半双工，同一时间只能单向通信
  - 全双工，同一时间可以双向通讯
  - 单工，只能单向通讯
I/O复用
1. int select(int maxfd, fdset readset, fd_set _ writes, fd_set _ exceptset, const struct timeval _ timeout)
  1. maxed最大的检测数量，一般会多1，因为fd是从0开始
  2. readset检测待读取数据位
  3. writes检测可传输无阻塞数据位
  4. exceptset检测发生异常位
  5. timeout超时的设置位
    - sec秒 seconds
    - usec毫秒 microseconds
  6. 超时返回0，失败返回-1，其他数字就是剩下的文件描述符总数。
多种I/O函数
1. 1
  
  ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags)
  - sockfd 套接字描述符
  - buf 缓存
  - len 待传输字节数
  - flags 标注位
    - 一般用0, 就和write()一样
2. 1
  
  ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags)
  - sockfd 套接字描述符
  - buf 缓存
  - len 最大传输字节数
  - flags 标注位
    - 一般用0, 就和write()一样
    - 用msg_peek的话是从管道中不拿走, peek一下
多播与广播

套接字与标准I/O

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FILE *fdopen(int fd, const char *mode)
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode) //也可以用pathname字符串来输入
//从fd文件描述符转成FILE * 指针

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int fileno(FILE *stream)
//从FILE * 指针转成fd文件描述符

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fgets(),fputs()函数有缓存
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream)
//读取
int fputs(const char *s, FILE *stream)
//输出字符串
int fflush(FILE *stream)
//刷新缓存, 把数据发送出去.

关于I/O流分离的其他内容
1. 分离流可以让代码更好看,逻辑上更清晰
2. 一般读用一个FILE指针, 写用一个FILE指针
3. 如果这两个指针指向的都是一个文件描述符, 那么关闭( close() )其中一个FILE, 文件描述符也关了
4. 所以解决这个问题, 要复制( dup() )一个文件描述符, 用2个FILE指针指向2个文件描述符,
  - 这样关闭其中写FILE指针, 读FILE指针也可以继续读

优于select的epoll

select是条件触发
epoll默认是条件触发,可以在epoll_ctl()更改event来变成边缘触发
- event.events = EPOLLIN | EPOLLET
- EPOLLIN是传入参数, 有需要读的情况的数值
- 或运算EPOLLET后, 就变成了边缘触发
  - ET(Edge Triggered)边缘触发
  - LT(Level Triggered)水平触发

epoll函数

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int epoll_create(int size)
  //创建红黑树, 返回红黑树根结点
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
  //op是操作:  EPOLL_CTL_ADD, EPOLL_CTL_ADEL, EPOLL_CTL_MOD
  //fd: 操作的文件描述符
  //event:  要加入的事件
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout)
  //events传出参数
  //maxevents最大穿出数量
  //timeout 毫秒为单位, -1一直阻塞, 0不阻塞

epoll标准函数过程
1. 创建红黑树
2. 用epoll_ctl添加创建的accept()句柄
3. 用epoll_wait返回的结果
4. 根据fd判断是accept()还是接收客户端要发送
epoll反应堆过程
1. 创建红黑树
2. 创建拥有同样多时间的结构体,或者函数,这些函数或结构体要放在data.*ptr上, 以便于返回后根据ptr找到函数或结构体
3. 用epoll_ctl添加 ptr是accept()函数的事件
4. 封装的accept()的函数, 中能添加处理ptr赋值的事件
5. 用epoll_wait返回的结果调用ptr函数

多线程服务器的实现
1. 创建线程
2. 线程同步
  1. 信号量
  2. 互斥量

制作http服务器端

请求消息(Request Message)

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GET /indext.html HTTP/1.1
User-Agent: Mozilla/5.0
Accept: image/git, image/jpeg
Accept-Language: zh-cn, zh;
Accept-Encoding:gzip

<消息体>只有POST方法才存在

请求行
消息头
空行
消息体

响应消息(Response Message)

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HTTP/1.1 200 OK
Server: SimpleWebServer
Content-type: text/html;charset=gb2312
Content-length: 2048

<html>
</html>

状态行
消息头
空行
消息体

总结(进阶内容)
1. UNIX环境高级编程(第3版)
2. TCP/IP详解 (卷1~卷3)
  1. 推荐卷1, 讲解的是TCP/IP协议