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TCP Socket编程

news 来源：原创 2025/8/2 21:59:34

最基本的Socket编程

想客户端和服务器能在网络中通信，就得使用 Socket 编程，它可以进行跨主机间通信。在创建Socket时可以选择传输层使用TCP还是UDP。相对于TCP来说，UDP更为简单，下面以TCP为例。

TCP服务端要先建立起来，等待客户端的连接到来，然后建立起连接。

1、服务端首先调用socket()函数，创建套接字，

2、接着调用bind()函数来绑定IP和地址和端口号。

绑定 IP 地址：一台机器是可以有多个网卡的，每个网卡都有对应的IP 地址，只有当绑定了目标网卡时，内核在收到该网卡上的数据包，才会发给我们。

绑定端口：当内核收到 TCP 报文，通过 TCP 头里面的端口号，来找到我们的应用程序，然后把数据传递给对应端口号的程序。

3、调用listen()函数将创建的套接字设为监听状态，刚刚创建的套接字为监听套接字，即这个套接字只是用来监视有没有客户端发起新连接，并不进行真正的通信。

4、服务端进入了监听状态后，通过调用accept()函数，来从内核获取客户端的连接，如果没有客户端连接，则会阻塞等待客户端连接的到来。

多进程模型：

服务器的主进程负责监听客户的连接，一旦与客户端连接完成，这时当前进程就通过 fork()函数创建一个子进程，实际上就把父进程所有相关的东西都复制一份，包括文件描述符、内存地址空间、执行的代码等。
因为子进程会复制父进程的文件描述符，于是就可以直接使用已连接 Socket和客户端通信了，可以发现，子进程不需要关心监听 Socket，只需要关心已连接 Socket；父进程则相反，将客户服务交给子进程来处理，因此父进程不需要关心已连接 Socket，只需要关心监听 Socket。

这里需要注意的是要回收子进程，否则会造成僵尸进程的问题，最终导致资源泄漏的问题。这种用多个进程来应付多个客户端的方式，当客户端数量很多时，肯定是扛不住的，因为每产生一个进程，必会占据一定的系统资源，而且进程间上下文切换代价也不小，性能会有很大的影响。所以又有了多线程版本：

多线程模型：

在Linux中线程是更加轻量化的进程，是CPU调度的基本单位，并且线程切换相比于进程切换代价更小，性能会更好，当服务器与客户端 TCP 完成连接后，通过 pthread create()函数创建线程，然后将已连接 Socket的文件描述符传递给线程函数，接着在线程里和客户端进行通信，从而达到并发处理的目的。
如果每来一个连接就创建一个线程，线程运行完后，还得操作系统还得销毁线程，虽说线程切换的上写文开销不大，但是如果频繁创建和销毁线程，系统开销也是不小的。
那么，我们可以使用线程池的方式来避免线程的频繁创建和销毁，所谓的线程池，就是提前创建若干个线程，这样当由新连接建立时，将这个已连接的 Socket 放入到一个队列里，然后线程池里的线程负责从队列中取出已连接 Socket 进行处理。

最基本的Socket编程

多进程模型：

多线程模型：

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