理解socket connect和accept的实现细节

不知道大家是否有跟我相似的感觉,随着工作经验的增长,越发的觉得自己学的太不扎实…   

该文章写的有些乱,欢迎来喷 ! 另外文章后续不断更新中,请到原文地址查看更新。http://xiaorui.cc/?p=3256

最几个月一直在忙活socket开发方面的事,在以前虽然做了一些基于底层socket的服务端开发,但对于他的实现细节理解不够深刻。 这段时间因工作遇到了问题,所有又重新复习了socket服务开发。  有两处收获~ 以前没怎么关注connect和accept的实现细节,通过这次的复习还是有不少的收获。 

再废话地来描述下,到底什么是socket ?

socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层,它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用,也就是说你不用再管tcp协议细节及send、recv实现细节。简单的说,Socket就是利用服务器和客户端解决进程间通信连接的问题。

对于socket connect的理解:

友好的socket层对程序员屏蔽了很多协议的细节,比如三次握手,那么TCP三次握手是哪个阶段开始的?    下面的流程图说的很清楚是客户端端在调用connect()时建立的三次握手。  另外我们还需要注意两个队列,一个syn队列,一个accept队列。 

socket accept是怎么一回事

用户连接server之后会选择跟server的哪个socket进行传送数据。 新客户端又跟哪个socket建立连接? 


首先我们需要明白一点,accept()是从accept队列里面取出客户端的syn请求,然后完成三次握手,并且socket server对于每个客户端都创建一个新的socketfd,然后通过这socketfd来跟client数据传输。 

由于TCP/IP协议栈是维护着一个接收和发送缓冲区的。在接收到来自客户端的数据包后,服务器端的TCP/IP协议栈应该会做如下处理:

如果收到的是请求连接的数据包,则传给监听着连接请求端口的socetfd套接字。

如果是已经建立过连接后的客户端数据包,则将数据放入接收缓冲区。这样,当服务器端需要读取指定客户端的数据时,则可以利用socketfd_new 套接字通过recv或者read函数到缓冲区里面去取指定的数据(因为socketfd_new代表的socket对象记录了客户端IP和端口,因此可以鉴别)。

数据包如何找到相对应的socket,这个方法在linux kernel代码里也是有体现的.

总结整个过程:

服务器端在调用listen之后,内核会建立两个队列,SYN队列和ACCEPT队列,其中ACCPET队列的长度由backlog指定。

服务器端在调用accpet之后,将阻塞,等待ACCPT队列有元素。

客户端在调用connect之后,将开始发起SYN请求,请求与服务器建立连接,此时称为第一次握手。
服务器端在接受到SYN请求之后,把请求方放入SYN队列中,并给客户端回复一个确认帧ACK,此帧还会携带一个请求与客户端建立连接的请求标志,也就是SYN,这称为第二次握手
客户端收到SYN+ACK帧后,connect返回,并发送确认建立连接帧ACK给服务器端。这称为第三次握手
服务器端收到ACK帧后,会把请求方从SYN队列中移出,放至ACCEPT队列中,而accept函数也等到了自己的资源,从阻塞中唤醒,从ACCEPT队列中取出请求方,重新建立一个新的sockfd,并返回。
这就是listen,accept,connect这三个函数的工作流程及原理。从这个过程可以看到,在connect函数中发生了两次握手。

借鉴的文章链接:

http://blog.csdn.net/russell_tao/article/details/9111769

http://ticktick.blog.51cto.com/823160/779866


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