深入理解 Linux socket
[導(dǎo)讀]socketfd長(zhǎng)什么樣子？什么是socketfd？粗糙的來講，就是網(wǎng)絡(luò)fd，比如我們最常見的C/S客戶端服務(wù)端的編程模式，就是網(wǎng)絡(luò)通信的一種方式。撇開底層和協(xié)議細(xì)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)通信和文件讀寫從接口上有本質(zhì)區(qū)別嗎？其實(shí)沒啥區(qū)別，不就是讀過來和寫過去嘛，簡(jiǎn)稱IO。我們先看一下socket...
socket fd 長(zhǎng)什么樣子？
什么是 socket fd ？粗糙的來講，就是網(wǎng)絡(luò) fd，比如我們最常見的 C/S 客戶端服務(wù)端的編程模式，就是網(wǎng)絡(luò)通信的一種方式。撇開底層和協(xié)議細(xì)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)通信和文件讀寫從接口上有本質(zhì)區(qū)別嗎？
其實(shí)沒啥區(qū)別，不就是讀過來和寫過去嘛，簡(jiǎn)稱 IO 。我們先看一下 socket fd 是什么樣子的？隨便找了個(gè)進(jìn)程
root@ubuntu:~#?ll?/proc/1583/fd
total?0
lrwx------?1?root?root?64?Jul?19?12:37?7?->?socket:[18892]
lrwx------?1?root?root?64?Jul?19?12:37?8?->?socket:[18893]
這里我們看到 fd 7、8 都是一個(gè) socket fd，名字：socket:[18892]整數(shù)句柄后面一般會(huì)跟一些信息，用于幫助我們了解這個(gè) fd 是什么。舉個(gè)例子，如果是文件 fd，那么箭頭后面一般是路徑名稱?，F(xiàn)在拆解一下這個(gè)名字：- socket ：標(biāo)識(shí)這是一個(gè) socket 類型的 fd
[18892]?：這個(gè)是一個(gè) inode 號(hào)，能夠唯一標(biāo)識(shí)本機(jī)的一條網(wǎng)絡(luò)連接；
/proc/net/tcp 文件。這個(gè)文件里面能看到所有的 tcp 連接的信息。root@ubuntu:~#?grep?-i?"18892"?/proc/net/tcp
??18:?00000000:1F93?00000000:0000?0A?00000000:00000000?00:00000000?00000000?????0????????0?18892?1?ffff880197fba580?100?0?0?10?0?????????????????????
root@ubuntu:~#?grep?-i?"18893"?/proc/net/tcp
??28:?00000000:1F7C?00000000:0000?0A?00000000:00000000?00:00000000?00000000?????0????????0?18893?1?ffff880197fbad00?100?0?0?10?0????
知識(shí)點(diǎn)又來了，/proc/net/tcp 這個(gè)文件記錄了 tcp 連接的信息，這份信息是非常有用的。包含了 TCP 連接的地址（16進(jìn)制顯示），inode 的信息，連接的狀態(tài)等等。socket fd 是什么？
環(huán)境聲明：
Linux 內(nèi)核版本 4.19?為了方便，如果沒特意說明協(xié)議，默認(rèn) TCP 協(xié)議；
socket 可能你還沒反應(yīng)過來，中文名：套接字 是不是更熟悉點(diǎn)。Linux 網(wǎng)絡(luò)編程甚至可以叫做套接字編程。有些概念你必須捋一捋 。我們思考幾個(gè)小問題：socket 跟 tcp/ip 有什么區(qū)別？就不該把這兩個(gè)東西放在一起比較討論，就不是一個(gè)東西。tcp/ip 是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，socket 是操作系統(tǒng)為了方便網(wǎng)絡(luò)編程而設(shè)計(jì)出來的編程接口而已。理論基礎(chǔ)是各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，協(xié)議棧呀，啥的。但是如果你要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，落到實(shí)處，對(duì)程序猿來講就是 socket 編程。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的操作，由 socket 體現(xiàn)為 open -> read/write ->close 這樣的編程模式，這個(gè)統(tǒng)一到文件的一種形式。socket 的 open 就是 socket(int domain, int type, int protocol) ，和文件一樣，都是獲取一個(gè)句柄。網(wǎng)絡(luò)模型一般會(huì)對(duì)應(yīng)到兩種：
- 完美理論的 OSI 七層模型；
- 現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的 5 層模型；
- 客戶端和服務(wù)端都用
socket調(diào)用創(chuàng)建套接字； - 服務(wù)端用
bind綁定監(jiān)聽地址，用listen把套接字轉(zhuǎn)化為監(jiān)聽套接字，用accept撈取一個(gè)客戶端來的連接； - 客戶端用
connect進(jìn)行建連，用write/read進(jìn)行網(wǎng)絡(luò) IO；
socket fd 的類型
上面我們提到了套接字，這是我們網(wǎng)絡(luò)編程的主體，套接字由
socket() 系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建，但你可知套接字其實(shí)可分為兩種類型，監(jiān)聽套接字和普通套接字。而監(jiān)聽套接字是由 listen() 把 socket fd 轉(zhuǎn)化而成。?1???監(jiān)聽套接字
對(duì)于監(jiān)聽套接字，不走數(shù)據(jù)流，只管理連接的建立。
accept 將從全連接隊(duì)列獲取一個(gè)創(chuàng)建好的 socket（ 3 次握手完成），對(duì)于監(jiān)聽套接字的可讀事件就是全連接隊(duì)列非空。對(duì)于監(jiān)聽套接字，我們只在乎可讀事件。?2???普通套接字
普通套接字就是走數(shù)據(jù)流的，也就是網(wǎng)絡(luò) IO，針對(duì)普通套接字我們關(guān)注可讀可寫事件。在說 socket 的可讀可寫事件之前，我們先捋順套接字的讀寫大概是什么樣子吧。套接字層是內(nèi)核提供給程序員用來網(wǎng)絡(luò)編程的，程序猿讀寫都是針對(duì)套接字而言，那么
write( socketfd, /* 參數(shù) */) 和 read( socketfd, /* 參數(shù) */) 都會(huì)發(fā)生什么呢？- write 數(shù)據(jù)到 socketfd，大部分情況下，數(shù)據(jù)寫到 socket 的內(nèi)存 buffer，就結(jié)束了，并沒有發(fā)送到對(duì)端網(wǎng)絡(luò)（異步發(fā)送）；
- read socketfd 的數(shù)據(jù)，也只是從 socket 的 內(nèi)存 buffer 里讀數(shù)據(jù)而已，而不是從網(wǎng)卡讀（雖然數(shù)據(jù)是從網(wǎng)卡一層層遞上來的）；
- socketfd 可讀：其實(shí)就是 socket buffer 內(nèi)有數(shù)據(jù)（超過閾值 SO_RCLOWAT ）；
- socketfd 可寫：就是 socket buffer 還有空間讓你寫（閾值 SO_SNDLOWAT ）；
socket fd 為什么能具備“文件”的語(yǔ)義，從而和 eventfd，ext2 fd 這樣的句柄一樣，統(tǒng)一提供對(duì)外 io 的樣子？
核心就是：sockfs ，這也是個(gè)文件系統(tǒng)，只不過普通用戶看不見，這是只由內(nèi)核管理的文件系統(tǒng)，位于 vfs 之下，為了封裝 socket 對(duì)上的文件語(yǔ)義。
//?net/socket.c
static?int?__init?sock_init(void)
{
????//?注冊(cè)?sockfs?文件系統(tǒng)
????err?=?register_filesystem( 
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