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一、socket介绍
socket起源于linux，在Linux中，一个非常重要的思想就是“一切皆文件”，一切行为皆可描述为“打开文件—->读写文件—–>关闭文件”，socket可以理解成一种特殊的文件，把对底层tcp/ip网络的调用封装起来，提供给用户一些调用的接口来是实现网络编程。
引用一张图清晰的解释，此图来自CMU ICS
我们都知道网络通信需要知道一个三元组——ip、protocol、port，来唯一的标识网络中的某个主机上的某个进程，从而实现不同主机间进程的通信。
具体实现：服务器端：创建socket，返回一个socket描述符，和服务器地址和端口bind，listen函数开启监听想要连接的客户端，accept接受客户端的连接请求，为客户端分配一个专属的socket连接，在传输完成后close关闭连接
相比之下，客户端就比较简单了，socket创建，connect，read and write，然后close，下面实现了一个简单的多线程网络聊天。
二、简单聊天程序
serve.c
#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> #include <pthread.h> #define PORT 6666 //端口号 #define SIZE 1024 //定义的数组大小 int create_socket() //创建套接字和初始化以及监听函数 { int listen_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //创建一个负责监听的套接字 协议族，协议类型，具体协议，返回大于0表示创>建成功 if(listen_socket< 0) { perror("socket"); return -1; } struct sockaddr_in addr; memset(&addr, 0, sizeof(addr)); //服务器端地址结构 addr.sin_family = AF_INET; /* Internet地址族 */ addr.sin_port = htons(PORT); /* 端口号 */ addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* 服务器IP地址 */ if(bind(listen_socket, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr))==-1){ perror("bind"); return -1; } if(listen(listen_socket, 4) == -1) //监听 { perror("listen"); return -1; } return listen_socket; } //信息处理函数,功能是将客户端传过来的小写字母转化为大写字母 void *handle_client(void *ptr){ int fd=*(int *)ptr; printf("the new connect_socket is %d\n",fd); char buf[SIZE]; while(1) { int ret = read(fd, buf, SIZE-1); if(ret == -1) { perror("read"); break; } if(ret == 0) break; buf[ret] = '\0'； printf("%s\n", buf); write(fd, buf, ret); if(strncmp(buf,"bye",3)==0) break; } close(fd); printf("连接已断开\n"); } int main() { pthread_t thread; int listen_socket = create_socket(); struct sockaddr_in client_addr; socklen_t addrlen=sizeof(client_addr); printf("等待与客户端连接......\n"); while(1){ int client_socket=accept(listen_socket,(struct sockaddr *)&client_addr,&addrlen); if(client_socket==-1){ perror("accept error\n"); return -1; } printf("connect success %s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr)); pthread_create(&thread,NULL,handle_client,(void *)&client_socket); } printf("close socket"); close(listen_socket); return 0; }
client.c
#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> #define s 512 int main(int argc,const char* argv[]) { if(argc != 3) { printf("Usage:%s [ip] [port]\n",argv[0]); return 0; } //创建一个用来通讯的socket int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0); if(sock < 0) { perror("socket"); return 1; } //服务器端的地址结构体 struct sockaddr_in server; server.sin_family = AF_INET; server.sin_port = htons(atoi(argv[2])); //inet_addr 将字符串格式的ip地址转化为网络字节顺序 server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in); if(connect(sock, (struct sockaddr*)&server, len) < 0 ) { perror("connect"); return 2; } //连接成功进行发送和接受数据 char buf[1024]; char buf_rec[1024]; while(1) { printf("send:"); fflush(stdout); ssize_t _s = read(0, buf, sizeof(buf)-1); buf[_s] = 0; write(sock, buf, _s); if(strncmp(buf,"bye",3)==0) break; recv(sock,buf_rec,s,0); printf("%s\n",buf_rec); } close(sock); printf("client close socket"); return 0; }
三、strace跟踪系统调用
strace是一个可用于诊断、调试和教学的Linux用户空间跟踪器。我们用它来监控用户空间进程和内核的交互，比如系统调用、信号传递、进程状态变更等。有关的命令不再介绍，自行百度。
执行命令
sudo strace -t -T -o ./info.txt ./server
这里-t 是显示时间，-T 显示执行某个系统调用耗费的时间 ，-o将输出信息写到指定到文件，./server执行server
查看info.txt文件可以看到
可以看到程序启动涉及到一堆系统调用，有execve创建一个一个进程，brk分配内存等等，向下查看，可以看到socket，bind listen，accept等函数
在程序运行期间，用-e trace=network 来过滤，只查看有关网络的系统调用，可以看到，服务器端启动之后完成一系列初始化，即socket的创建，绑定ip地址，端口号，协议，监听端口，最后在accpet函数阻塞，等待客户端的连接。
当客户端请求连接时（这里设置了两个客户端同时请求连接），服务器端fork一个子进程，为每个客户端创建专属的socket描述符，在整个通信期间都使用这个socket来通信，直到连接释放。
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