socket编程之connect()

5 connect()

connect（） 系统调用将文件描述符 sockfd 引用的套接字连接到 addr 指定的地址。

2.1 包含头文件

#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>

2.2 函数主体

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数解释：

• int sockfd

​ socket()函数返回的未被使用的文件描述符

• const struct sockaddr *addr

​ 该地址为所要连接的socket的地址，connect（） 系统调用将文件描述符 sockfd 引用的套接字连接到 addr 指定的地址。

​ 如果套接字 sockfd 的类型为 SOCK_DGRAM，则 addr 是默认情况下数据报发送到的地址，也是接收数据报的唯一地址。如果套接字的类型为 SOCK_STREAM 或 SOCK_SEQPACKET，则此调用将尝试与绑定到 addr 指定的地址的套接字建立连接。通常，基于连接的协议套接字可能只成功连接（）一次;无连接协议（例如UDP数据报）套接字可以多次使用 connect（） 来更改其关联。

• socklen_t addrlen

​ addrlen 参数指定 addr 的大小。

2.3 返回值

如果连接成功，则返回0；出错时，返回-1，错误类型如下：

错误类型	解释
EACCES, EPERM	用户尝试连接到广播地址，但未启用套接字广播标志，或者由于本地防火墙规则，连接请求失败。
EACCES（本地套接字）	对套接字文件的写入权限被拒绝，或者对路径前缀中的某个目录的搜索权限被拒绝。
EADDRINUSE	本地地址已在使用中。
EAFNOSUPPORT	传递的地址其sa_family字段中不正确。
EAGAIN	路由缓存中的条目不足。
EALREADY	套接字为非阻塞套接字，且上一次尝试连接还未完成。
EBADF	sockfd不是有效的文件描述符。
ECONNREFUSED	流套接字上的 connect（） 发现没有在监听的远程地址。
EFAULT	套接字结构地址位于用户的地址空间之外。
EINTR	本次系统调用被捕获的信号中断。
EISCONN	套接字已连接。
ENETUNREACH	网络无法访问。
EPROTOTYPE	套接字类型不支持请求的通信协议。例如，尝试将 UNIX 域数据报套接字连接到流套接字时，可能会发生此错误。
ETIMEDOUT	尝试连接时超时。 服务器可能太忙，无法接受新连接。 对于 IP 套接字，在服务器上启用 syncookie 时，超时可能很长。

2.4 小结

介绍完connect()函数之后，socket编程的五个基本函数便已经全部介绍完毕，基于这五个函数的两个或多个套接字便可以正常建立连接，进行读写操作，读写操作用到的函数将在后面的小节中继续总结更新。此处，先对服务端和客户端建立连接的过程进行总结。

我们创建的socket的数据结构如下图，每个进程都会维护一个这样的文件描述符表。

服务端与客户端建立连接的流程如下：

• 服务端：socket()—bind()—listen()—accept()(阻塞…)
• 客户端：socket()—connect()(阻塞…)

在客户端调用connect()尝试连接服务端时，双方三次握手建立连接的流程如下：

对上图进一步补充说明：

• 客户端调用connect()时，双方开始三次握手建立连接，建立连接流程如下：

  • 客户端调用connect()后阻塞，向服务端发送SYN J包，此时客户端进入SYN_SENT状态，等待服务端发送ACK+SYN
  • 服务端收到SYN报文后，进入SYN_RCVD状态，发送ACK J+1,SYN K给客户端，发送成功后进入ESTABLISTED状态。
  • 客户端收到ACK+SYN后，connect()返回，进入ESTABLISTED状态，向服务端发送ACK K+1。
  • 服务端收到ACK包后，accept()函数返回，返回值为监听socket维护的第一个队列中的第一个socket。

• 监听套接字会维护两个连接队列，第一个为进入ESTABLISTED状态的套接字队列，第二个为ESTABLISTED状态之前的套接字队列。可以通过“netstat -an”命令查看主机目前所维护的来连接。

• 服务端和客户端socket初始化步骤为何有区别：

  • 服务端，顾名思义用来提供服务，不同的端口提供不同的服务，因此需要绑定唯一的端口来表明该服务的地址，这样客户端才可以找到该服务的位置。
  • 客户端，建立连接也需要一个端口，但是并不需要固定一个端口，因此默认有系统随机分配。同时面向连接的TCP数据报中会包含主机与目的主机的IP和端口，因此，不需要再应用层使用bind()进行绑定。

函数的简单实战可以通过这个项目：代码传送门