實現(xiàn)基于TCP的服務器端

#include <sys/socket.h>
/* 
 * @params
 *   sock: 服務器套接字文件描述符。
 *   backlog: 等待連接的請求的隊列長度
 */
int listen(int sock, int backlog);    // 0: 成功。 -1: 失敗。

#include <sys/socket.h>
/* 
 * @params
 *   sock: 服務器套接字文件描述符。這里的套接字只是為了接收連接的，因為連接本身也是一種數(shù)據(jù)，需要用套接字來接收。
 *   addr: 客戶端地址。傳入時是空值，接收到連接后填入該客戶端的地址信息。
 *   addrlen: 第二個參數(shù)addr結(jié)構(gòu)的長度。在調(diào)用后填入。
 */
int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);    // 成功返回新創(chuàng)建的套接字文件描述符，失敗返回-1。

實現(xiàn)基于TCP的客戶端

#include <sys/socket.h>
/* 
 * @params
 *   sock: 客戶端套接字文件描述符。這里的套接字只是為了接收連接的，因為連接本身也是一種數(shù)據(jù)，需要用套接字來接收。
 *   addr: 目標服務器地址。
 *   addrlen: 第二個參數(shù)addr結(jié)構(gòu)的長度。
 */
int connect(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);    // 0: 成功。 -1: 失敗。

客戶端的IP地址就是主機的IP地址，端口在調(diào)用connect()時自動由內(nèi)核隨機分配。
發(fā)生以下兩種情況之一就會返回：

1. 服務器端將請求記錄到等待隊列。
2. 發(fā)生斷網(wǎng)等異常情況而中斷請求。
   
   

實現(xiàn)迭代服務器/客戶端

# ./eserver 9190
Connected client 1 
Connected client 2 
Connected client 3 
Connected client 4 
Connected client 5 

# ./eclient 127.0.0.1 9190
Connected
Input message (Q to quit): orange
Message from server: orange
Input message (Q to quit): bottle
Message from server: bottle
Input message (Q to quit): q
# ./eclient 127.0.0.1 9190
Connected
Input message (Q to quit): when      
Message from server: when
Input message (Q to quit): where
Message from server: where
Input message (Q to quit): q
# ./eclient 127.0.0.1 9190
Connected
Input message (Q to quit): FIRST
Message from server: FIRST
Input message (Q to quit): Q
# ./eclient 127.0.0.1 9190
Connected
Input message (Q to quit): sunny
Message from server: sunny
Input message (Q to quit): smile
Message from server: smile
Input message (Q to quit): q
# ./eclient 127.0.0.1 9190
Connected
Input message (Q to quit): last one
Message from server: last one
Input message (Q to quit): q

這只是一個簡單的例子而已。實際上客戶端服務器的處理不是很謹慎，如果他們不在同一臺機器上，發(fā)生了網(wǎng)絡延遲等狀況，可能會粘包或分包。

習題

1. 請說明TCP/IP的4層協(xié)議棧，并說明TCP和UDP套接字經(jīng)過的層級結(jié)構(gòu)差異。
   從低到高依次是數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層。TCP和UDP的差異在傳輸層。
2. 請說出TCP/IP協(xié)議棧中鏈路層和IP層的作用，并給出兩者關系。
   鏈路層提供物理連接，IP層基于物理鏈路選擇合適的路徑。
3. 為何需要把TCP/IP協(xié)議棧分成4層（或7層）？結(jié)合開放式系統(tǒng)回答。
   為了通過標準化操作設計開放式系統(tǒng)。
4. 客戶端調(diào)用connect函數(shù)向服務器端發(fā)送連接請求。服務器端調(diào)用哪個函數(shù)后，客戶端可以調(diào)用connect函數(shù)？
   必須在服務器端調(diào)用listen函數(shù)后。
5. 什么時候創(chuàng)建連接請求等待隊列？它有何作用？與accept有什么關系？
   listen函數(shù)創(chuàng)建連接請求等待隊列。使得同時只能處理一個客戶端連接的服務器暫存其他客戶端的連接，以待后續(xù)處理。accept從隊列中取第一個進行服務。
6. 客戶端中為何不需要調(diào)用bind函數(shù)分配地址？如果不調(diào)用bind函數(shù)，那何時、如何向套接字分配IP地址和端口號？
   因為在這里客戶端是主動發(fā)起連接的一端，它不需要在某個固定的地址和端口去監(jiān)聽連接。在調(diào)用connect的時候內(nèi)核會自動隨機分配地址和端口，服務器可以根據(jù)收到的消息解析出客戶端的地址和端口。
7. 把第1章的hello_server.c改成迭代服務器段，并利用客戶端測試更改是否準確。
   同本章例子。

我的問題

1. 服務器端是阻塞在listen()還是accept()?
   阻塞在accept()。listen()的作用只是使主動連接套接字變?yōu)楸贿B接套接字，使得一個進程可以接受其它進程的請求。因此客戶端的connect()可以發(fā)生在listen()的前面或后面。如果在前面則進入等待隊列，如果在后面則直接被服務器接受請求。
2. 為什么循環(huán)接收同一個client的數(shù)據(jù)，判斷read()返回值用0？
   當接收隊列為空，且本端或?qū)Χ苏{(diào)用shutdown或close連接，read()才會返回零。并不是接收隊列為空就返回0。所以該函數(shù)能一直讀到client退出輸入循環(huán)。

附錄

[1] 探討read的返回值的三種情況
[2] Github