浅谈socket

在大家常看到的计网五层模型里，可能找不到socket的位置，因为socket在运输层以上，应用层以下。

这里同情一下计网7层模型。表示层和会话层被阉割掉了。表示层我感觉倒是无所谓，就是格式转换。

会话层还是有点东西的。值得拿出来讲。

socket其实在第五层，会话层，英文叫session。

看到session是不是很容易联想到web服务端的session，浏览器的session，此session非彼session。但此间隐含的深意是类似的。

我们熟悉的session，是用来标识一个链接的用户属性的，就是用来表明，谁是谁。

session层取这个名字，我觉得也是有点异曲同工之妙的。

我们学习TCP族协议，是不是学到，TCP比IP多了端口号对吧，这个TCP协议吭哧吭哧的，辛辛苦苦的把数据运到了计算机的端口这里，然后呢？

总得有人来接一下这个数据吧，人家大老远跑来的。

TCP咚咚咚，敲门，“你好，这是端口号，80的数据，麻烦签收一下”。

我愿意称socket为管道连接器。

不管是什么类型的IO，还是什么语言，都少不了bind()这一个操作，意思是让socket监听xx端口的数据流。

数据有很多，管道接口就一个。

但是不同链接来到socket这边可不是混为一谈的，对每个链接accept成功之后，返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接，这样，就把不同的TCP链接分隔开来了，知道谁是谁。

如果一个TCP的服务完成之后，这个描述字就被关闭。

我们也应该知道，操作系统里，与网络的联通工作，是内核在做的，用户应用是在应用层这边了。

netIO必然有个数据转移的过程。

究竟是应用不停的问socket，“嗨，有我的信息吗？”

还是说等socket来通知应用呢？

应用问了之后，如果socket没有回答，是要一直等待下去吗，还是继续询问呢？socket当时没有数据是直接回答还是等有数据了再回答呢？

这些都是问题，这也引出了IO的同步、异步，阻塞，非阻塞这几种分类。

同步与异步的差异就是，同步是做一件事，必须得到一个结果。而异步，做了一件事之后，可能暂时是没有结果的。应用可以在这个没有结果的时间里，去干别的事情。等到结果来了，再继续下一阶段。

但是不管同步还是异步，目标都是要把事情给做完。

同步阻塞

同步阻塞，我们由上图可以看出，一切是从recvfrom这个调用开始的。

我们看下这个调用什么意思。

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

sockfd：标识一个已连接套接口的描述字
buf：接收数据缓冲区。
len：缓冲区长度。
flags：调用操作方式。是以下一个或者多个标志的组合体，具体可选内容，可以参考百度百科
from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。
fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值。

这个函数，是接收一个描述字的数据的内容的。flags可以操控阻塞或者不阻塞，以及数据返回的结果等等设置。

描述字我们上面说过了，是scoket的accept被触发后，内核为这个新的tcp链接生成的标识。

我们都知道TCP有3次握手，4次挥手，在这期间，也有数据在不断的传递的，标识这个TCP链接的描述字，就一直在内核里存着，直到链接彻底结束为止。

那这个描述字代表的链接，有没有数据？这是个问题。也是应用迫切需要知道的。

同步阻塞：

recvfrom拿着描述字问内核要数据，内核没有数据，那就两边都干等着，直到内核有数据，返回过去，才进行下一步。

同步非阻塞

不断的拿着描述字，去询问内核现在该tcp有没有数据传来，没有的话直接返回没有。

如果有数据，这个数据复制期间，也是阻塞的。

上面这两种，同一时间只能处理单个用户，这肯定不是我们想要看到的，主要的限制点在哪里，因为我们每次recvfrom都是一个socket描述字。

多路复用

这个名词听上去有点高大上，redis就是因为多路复用，才可以单线程也能有这么高的效率。

int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);

maxfdp : 需要监视的最大文件描述符加1
readfds：需要检测的可读文件描述符的集合
writefds：可写文件描述符的集合
errorfds：异常文件描述符的集合
timeout：等待时间，如果是null，则表示阻塞式等待，直到有事件就绪，才会返回。0表示非阻塞式等待，没有事件就立即返回，大于0表示等待的时间。

返回值：大于0表示就绪的文件描述符的个数，0表示等待时间到了，小于0表示调用失败

多路复用select版本，不是一开始就去recvfrom的，而是先用select去查询，所有scoket描述字，瞅瞅它里面有没有内容（就绪），可写描述符，就被存到writefds里，返回就绪的数目。

多路复用还有poll版，epoll版，最强的还是epoll。

epoll没有，需要监视的最大文件描述符加1（select里的maxfdp），这个限制

“epoll对于句柄事件的选择不是遍历的，是事件响应的，就是句柄上事件来就马上选择出来，不需要遍历整个句柄链表，因此效率非常高，内核将句柄用红黑树保存的，IO效率不随FD数目增加而线性下降。

相比于select，epoll最大的好处在于它不会随着监听fd数目的增长而降低效率。因为在内核中的select实现中，它是采用轮询来处理的，轮询的fd数目越多，自然耗时越多。”

参考

非阻塞异步

aio_read调用异步读取，直接返回，等待有数据返回之后，才会进行后续的步骤。

信号驱动式（Signal-Driven） I/O

感觉跟异步IO差不多，对于TCP而言，信号驱动的I/O方式近乎无用，因为导致这种通知的条件为数众多，每一个来进行判别会消耗很大资源，与前几种方式相比优势尽失

总的比较