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一个故事讲完socket

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发表于 2018-6-6 17:37:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
老实讲,到目前为止,我对socket一无所知,真的。我就现学现卖用过nodejs平台的socket.io搭建过一套高可用实时性的网页聊天系统,其他,就真的只是听过它。
今天就来仔仔细细的学一下,socket是什么?它能干什么?

什么是socket
socket,我们先仅仅看这个英文单词的中文翻译,它翻译成:"孔"或者"插座",擦,能不能稍微取个高雅点的名字!怎么会是这个东西呢?这个留在后面,卖个关子,你会发现真的它就是个插座。
既然socket就是插座,一般插座是长这样的:

1.jpg

我们从图片中可以看到,它上面插了各种各样电器的插头,所有的电器都靠这个插座来供电和通讯。
所以插座就成了一个统一的接口,统一给所有的电器通电,所有的电器不需要了解电的原理,电的传输,电的各种。只要把电器的插头插上去就可以通电工作使用了。
不知道插座这样子解释好不好懂,反正我懂了,你不懂拉鸡巴倒!
回到网络上的socket,同样,和真实的插座一样,它也是提供了一个统一的通讯接口,将底层的TCP/IP给封装起来。需要通讯的进程,不需要了解TCP/IP是怎么传输的,你只要用socket提供的插口,你就能通上电,就能将消息发出去!
socket,第一,它简化了开发者的工作量,因为协议众多,进程众多,全部自己去搞通讯底层是很效率低的。第二,统一了接口,使得不同原理的进程可以通过一个统一的socket进行通讯,比如德国人和中国人统一用英语就能友好沟通了。

socket 定义
上面罗嗦了这么多,或许对socket用了一定的了解,那就用官方的定义来说说什么是socket:

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。在设计模式中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。

恩。你先看插座的例子,再来看这句蛋疼的官方解释,我擦,居然能看懂了。

什么是TCP/IP
上面讲到socket其实不是什么协议,只是一个数据封装,它封装了TCP/IP的各种协议,然后提供接口的方式给用户进程使用。那么什么是TCP/IP呢?
我擦,这他妈越扯越远啊。麻痹说TCP/IP就要说网络7层协议。收不回了啊!
不管了这么多了。7层网络不懂得请自动去复习。先来看看TCP/IP的关系,以及他们在7层模型中的位置:

2.jpg

结合上面的这张图,再装逼看一下官方定义:

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)即传输控制协议/网间协议,是一个工业标准的协议集,它是为广域网(WANs)设计的。是一种网络通信协议,它规范了网络上的所有通信设备,尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式

你会理解:它横跨传输层和网络层,是专门用来传递和发送消息的的协议簇集合。所有的进程都是通过他们来完成消息的发送和接口。
所以,我们下定义:所有的消息发送,消息获取,数据接收,数据获取,那么都需要用到TCP/IP。
好。TCP/IP你知道了干嘛的了,由于它比较复杂,且各用户通讯起来比较麻烦,所以专家发明了socket, socket封装了蛋疼的TCP/IP各种晦涩难懂的各种协议,所以socket就应该在用户和TCP/IP之间:

3.jpg

通过上面的图就一目了然了。对不对!反正,我是了然了。
哎。马丹不容易了。终于将socket给圆清楚了。

socket 如何使用
我们平时都会打电话的吧。打电话就是一个非常好的理解和掌握socket的场景,我们想一想打电话是不是这样:我想给周杰伦打电话,好久不见了。于是我先拨号,杰伦听到电话铃声后提起电话,这时我和杰伦就建立起了连接,就可以讲话了。等瞎比比结束,挂断电话结束此次通话。
用socket的图样式给画一下,就是这样:

4.jpg

通过上面的一个例子,我们大致知道了socket大致的使用过程,它分为服务器端和客户端。先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket,然后连接服务器(connect),如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求,服务器端接收请求并处理请求,然后把回应数据发送给客户端,客户端读取数据,最后关闭连接,一次交互结束。
这就是socket的使用过程!其实想想真的是和电话通讯一模一样。因为socket是对TCP/IP的封装,所以也会有三次握手的影子在。

socket 封装了哪些接口
上面我们大致知道了socket是怎么使用了,各种初始化啊,监听啊什么的。每个语言平台都有不一样的函数,但是都是基于socket封装的接口的基础上进行修改的。所以也是用到了socket提供的接口。
我们大致来看下PHP语言平台下的socket相关的接口函数有哪些

  • socket_accept() 接受一个Socket连接
  • socket_bind() socket绑定在一个IP地址和端口上
  • socket_clear_error() 清除socket的错误或者最后的错误代码
  • socket_close() 关闭一个socket资源
  • socket_connect() 开始一个socket连接
  • socket_create_listen() 在指定端口打开一个socket监听
  • socket_create_pair() 产生一对没有区别的socket到一个数组里
  • socket_create() 产生一个socket,相当于产生一个socket的数据结构
  • socket_get_option() 获取socket选项
  • socket_getpeername() 获取远程类似主机的ip地址
  • socket_getsockname() 获取本地socketip地址
  • socket_iovec_add() 添加一个新的向量到一个分散/聚合的数组
  • socket_iovec_alloc() 这个函数创建一个能够发送接收读写的iovec数据结构
  • socket_iovec_delete() 删除一个已经分配的iovec
  • socket_iovec_fetch() 返回指定的iovec资源的数据
  • socket_iovec_free() 释放一个iovec资源
  • socket_iovec_set() 设置iovec的数据新值
  • socket_last_error() 获取当前socket的最后错误代码
  • socket_listen() 监听由指定socket的所有连接
  • socket_read() 读取指定长度的数据
  • socket_readv() 读取从分散/聚合数组过来的数据
  • socket_recv() socket里结束数据到缓存
  • socket_recvfrom() 接受数据从指定的socket,如果没有指定则默认当前socket
  • socket_recvmsg() iovec里接受消息
  • socket_select() 多路选择
  • socket_send() 这个函数发送数据到已连接的socket
  • socket_sendmsg() 发送消息到socket
  • socket_sendto() 发送消息到指定地址的socket
  • socket_set_block() socket里设置为块模式
  • socket_set_nonblock() socket里设置为非块模式
  • socket_set_option() 设置socket选项
  • socket_shutdown() 这个函数允许你关闭读、写、或者指定的socket
  • socket_strerror() 返回指定错误号的详细错误
  • socket_write() 写数据到socket缓存
  • socket_writev() 写数据到分散/聚合数组

socket 的使用场景
既然socket是封装了底层的TCP/IP,TCP/IP干的又是通讯的活儿。所以,socket就特别是适合做通讯应用、有客户机和服务器模式的通讯等应用。
1. 聊天室,多人聊天。
2. 实时性比较高的消息推送。
3. 客户端与服务器之间通信。

socket 举例说明
说了那么多,也解释了那么多,直接用几个例子来看看socket是怎么工作的。用上诉PHP封装的各种函数接口来完成例子。
这个例子来自于PHP手册,有服务器端口和客户端
直接上代码吧:

  • <?php
  • //socket 服务器端
  • /*
  • +-------------------------------
  • *    @创建socket server整个过程
  • +-------------------------------
  • *    @socket_create
  • *    @socket_bind
  • *    @socket_listen
  • *    @socket_accept
  • *    @socket_read
  • *    @socket_write
  • *    @socket_close
  • +--------------------------------
  • */
  • //设置不超时并打印所以错误
  • error_reporting(0);
  • set_time_limit(0);
  • //检测php是否支持socket
  • if (!extension_loaded('sockets')) {
  •     die('The sockets extension is not loaded.');
  •     //需要打开扩展:extension=php_sockets.dll
  • }
  • //server的地址和端口
  • $address = "127.0.0.1";
  • $port = "10000";
  • //创建socket链接
  • $mysock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP) or die("Could not create socket\n");
  • //绑定地址和端口号
  • socket_bind($mysock, $address, $port) or die("Could not bind tosocket\n");
  • //监听
  • socket_listen($mysock, 5) or die("Could not set up socket listener\n");;
  • echo "Server started, accepting connections...\n";
  • //Socket来处理通信。这里会阻塞等待
  • $client = socket_accept($mysock) or die("Could not accept incomingconnection\n");
  • //发到客户端
  • $msg ="congratulations! you success!\n";
  • socket_write($client, $msg, strlen($msg));
  • echo "send to client: $msg\n";
  • //接收客户端的消息
  • $buf = socket_read($client, 8192);
  • echo "recvice from client: $buf\n";
  • //关闭
  • echo "Closing sockets...";
  • socket_close($client);
  • socket_close($mysock);

  • <?php
  • //socket 客户端
  • /*
  • +-------------------------------
  • *    @client链接socket过程
  • +-------------------------------
  • *    @socket_create
  • *    @socket_connect
  • *    @socket_write
  • *    @socket_read
  • *    @socket_close
  • +--------------------------------
  • */
  • //设置不超时并打印所以错误
  • error_reporting(0);
  • set_time_limit(0);
  • //地址和端口号
  • $address = "127.0.0.1";
  • $port = 10000;
  • //创建socket链接
  • $socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
  • if ($socket === false) {
  •     echo "socket_create() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
  •     die;
  • } else {
  •     echo "socket successfully created.\n";
  • }
  • //连接到地址和端口号
  • echo "Attempting to connect to '$address' on port '$port'...\n";
  • $result = socket_connect($socket, $address, $port);
  • if ($result === false) {
  •     echo "socket_connect() failed.\nReason: ($result) " . socket_strerror(socket_last_error($socket)) . "\n";
  •     die;
  • } else {
  •     echo "successfully connected to $address.\n";
  • }
  • //发给 server
  • $msg ="hello,I'm client\n";
  • socket_write($socket, $msg, strlen($msg));
  • echo "send to server: $msg\n";
  • //接收 server的消息
  • $buf = socket_read($socket, 8192);
  • echo "recvice from server: $buf\n";
  • echo "Closing socket...";
  • socket_close($socket);
先打开一个cmd运行 php server.php 就会阻塞掉,等待客户端:
D:\wamp\www\testphp\socket>php server.phpserver started, accepting connections...
再打开一个cmd 运行 php client.php 然后分别看client端和server端:
client端:

  • D:\wamp\www\testphp\socket>php client.php
  • socket successfully created.
  • Attempting to connect to '127.0.0.1' on port '10000'...
  • successfully connected to 127.0.0.1.
  • send to server: hello,I'm client
  • recvice from server: congratulations! you success!
  • Closing socket...
server端:

  • D:\wamp\www\testphp\socket>php server.php
  • Server started, accepting connections...
  • send to client: congratulations! you success!
  • recvice from client: hello,I'm client
  • Closing sockets...
我们就能清楚的看到里面的通讯过程了。很好理解。

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