Unix 网络编程(2)——TCP API

TCP C/S套接口函数一般调用过程及基本函数

如上图所示的TCP连接的基本过程。一般来说，服务器先于客户端运行，服务器程序运行的基本过程是：

1. socket()函数创建服务器段socket。
2. bind()函数进行端口绑定，或者不调用bind()函数而在调用listen()或者connect()函数时，内核为套接口分配一个临时端口。
3. listen()函数进行监听。
4. accept()函数在接受客户端的连接请求后，创建一个所谓的已连接socket，这个已连接socket在双方连接过程中存在，当服务完成之后就被关闭。

以上是连接建立的过程中服务器的流程，而客户端有一些不同：

1. 同样的在客户端创建socket。
2. 调用connect函数尝试连接服务器。如connect失败，则该套接口不在可用必须关闭，重新调用socket()。

fork和并发服务器

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
/*
功能：复制进程
参数：无
返回值：  成功：  父进程：返回子进程id
                子进程：返回0
         失败：  返回－1
*/
pid_t fork(void);

由fork创建的新进程被称为子进程（child process）。该函数被调用一次，但返回两次。两次返回的区别是子进程的返回值是0，而父进程的返回值则是新进程（子进程）的进程 id。将子进程id返回给父进程的理由是：因为一个进程的子进程可以多于一个，没有一个函数使一个进程可以获得其所有子进程的进程id。 对子进程来说，之所以fork返回0给它，是因为它随时可以调用getpid()来获取自己的pid；也可以调用getppid()来获取父进程的id。(进程id 0总是由交换进程使用，所以一个子进程的进程id不可能为0 )。

fork之后，操作系统会复制一个与父进程完全相同的子进程，虽说是父子关系，但是在操作系统看来，他们更像兄弟关系，这2个进程共享代码空间，但是数据空间是互相独立的，子进程数据空间中的内容是父进程的完整拷贝，指令指针也完全相同，子进程拥有父进程当前运行到的位置（两进程的程序计数器pc值相同，也就是说，子进程是从fork返回处开始执行的），但有一点不同，如果fork成功，子进程中fork的返回值是0，父进程中fork的返回值是子进程的进程号，如果fork不成功，父进程会返回错误。

服务器在服务多用户时，可用fork子进程来服务每一个客户。并发服务器的典型过程是：

1. 服务器创建监听socket。
2. 绑定端口bind()并监听。
3. 父进程调用accept()函数。
4. fork子进程。此时fork的子进程可以共享之前父进程拥有的所有资源，当然也包括accept返回的已连接socket。
5. 子进程关闭监听socket。注意：此处子进程关闭的监听socket是从父进程共享而来，因为子进程要负责自己的任务，不再接纳其它。子进程创建之后监听socket的引用计数为2，那么此时子进程关闭监听socket只是让该socket的引用计数减1，并不会真正关闭，因为父进程还需要使用这个监听socket。
6. 父进程关闭已连接socket。和监听socket一样，此时的已连接socket也只是计数器减1，相当于父进程把连接全权交给了子进程(之前相当于是一对二的关系)。
7. 子进程完成任务。
8. 子进程关闭已连接socket。子进程完成任务之后关闭已连接socket，这时便真正关闭socket了。