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一、Socket简介

Socket（套接字）是在网络编程中用于实现网络通信的一种机制。它是一个抽象的概念，可以看作是网络通信的端点，通过套接字可以进行数据的发送和接收。

1.1 通信模型

Socket提供了一种通信模型，使得不同主机之间可以进行数据交换和通信。它允许在不同主机之间建立连接，进行数据的传输和通信。

1.2 类型

在网络编程中，常用的Socket类型有两种：流式套接字（SOCK_STREAM）和数据报套接字（SOCK_DGRAM）。
流式套接字提供了面向连接的、可靠的、双向的数据传输，使用TCP协议。
数据报套接字提供了无连接的、不可靠的数据传输，使用UDP协议。

1.3 创建和使用：

在使用Socket进行网络编程时，通常需要调用系统提供的Socket API函数，如socket()、bind()、listen()、accept()、connect()、send()、recv()等来创建套接字、绑定地址、监听连接、接受连接、连接远程主机、发送数据、接收数据等操作。

1.4 地址族

在Socket编程中，常用的地址族包括IPv4（AF_INET）、IPv6（AF_INET6）等，用于指定套接字的地址类型。
套接字描述符：

每个Socket都有一个唯一的套接字描述符（Socket Descriptor），用于标识和操作该套接字。套接字描述符是一个整数值，可以用来识别和管理套接字。

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二、客户/服务器模式

在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器（Client/Server, C/S）模式，即客户向服务器发出服务请求，服务器接收到请求后，提供相应的服务。
客户/服务器模式的建立基于以下两点：

（1）首先，建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等，需要共享，从而造就拥有众多资源的主机提供服务，资源较少的客户请求服务这一非对等作用。
（2）其次，网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父子关系，又不共享内存缓冲区，因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系，为二者的数据交换提供同步，这就是基于客户/服务器模式的TCP/IP。

2.1 服务器端（Server Side）

在Socket编程中，服务器端负责监听客户端的连接请求，并处理客户端发送过来的数据。服务器端通常创建一个Socket并绑定到特定的端口，然后通过listen()函数开始监听客户端的连接请求。一旦有客户端连接进来，服务器端会调用accept()函数接受连接，并创建一个新的Socket与客户端进行通信。服务器端可以根据客户端发送的数据进行相应的处理，并向客户端发送数据作为响应。

2.2 客户端（Client Side）

在Socket编程中，客户端负责与服务器端建立连接，并向服务器端发送请求。客户端通常创建一个Socket并通过connect()函数连接到服务器端指定的IP地址和端口。一旦连接建立成功，客户端可以通过该Socket向服务器端发送数据请求，并等待服务器端的响应。客户端接收到服务器端的响应后，可以进行相应的处理和显示。

2.3 通信方式

在Socket编程中，客户端和服务器端之间通过Socket建立连接进行通信。客户端可以向服务器端发送数据请求，服务器端接收请求并进行处理，然后向客户端发送响应。这种请求-响应的通信方式是Socket编程中CS架构的基本通信模式。

2.4 角色分工

在Socket编程中，客户端和服务器端各自承担不同的角色和任务。服务器端负责监听连接请求、处理数据和发送响应；客户端负责建立连接、发送请求和接收响应。通过这种角色分工，实现了Socket编程中CS架构的通信和协作。

2.5 优点

在Socket编程中使用CS架构，可以方便地实现客户端和服务器端之间的通信和数据交换。CS架构具有良好的可扩展性和灵活性，适用于各种网络应用场景。

三、Socket实战

实现一个客户端发送端互发消息的小demo
客户端：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>#define BUFSIZE 1024char buffer_send[BUFSIZE] = {0};
char buffer_recv[BUFSIZE] = {0};// send to server
void * sendMsg(void *socket){int * client_socket = (int *)socket;while(1){// send data to serverscanf("%s", buffer_send);printf("client send message: %s",buffer_send);send(*client_socket, buffer_send, strlen(buffer_send), 0);// is exitif(!strncasecmp(buffer_send, "quit", 4)){break;}}pthread_exit(NULL);
}// recv from server
void * recvMsg(void *socket){int * client_socket = (int *)socket;while(1){// clear buffer_recvbzero(buffer_recv, BUFSIZE);// read data from clientif(recv(*client_socket, buffer_recv, BUFSIZE, 0) > 0){printf("Message from server:%s\n", buffer_recv);}// is exitif(!strncasecmp(buffer_send, "quit", 4)){break;}}pthread_exit(NULL);
}int main(){// create socketint client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// requset serverstruct sockaddr_in server_addr;memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));// fill zeroserver_addr.sin_family = AF_INET;// use IPV4 addressserver_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");// ipserver_addr.sin_port = htons(6666);// portconnect(client_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));// clear buffer_recvbzero(buffer_recv, BUFSIZE);			// recv data from serverif(recv(client_socket, buffer_recv, BUFSIZE, 0) > 0){printf("Message from server:%s\n", buffer_recv);}// create send and recv threadpthread_t send_thread, recv_thread;pthread_create(&send_thread, NULL, sendMsg, (void *)&client_socket);pthread_create(&recv_thread, NULL, recvMsg, (void *)&client_socket);// wait send and recv thread overpthread_join(send_thread, NULL);pthread_join(recv_thread, NULL);// closeclose(client_socket);return 0;
}

编译一下：
g++ client.c -o client -pthread

服务端：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>#define BUFSIZE 1024char buffer_send[BUFSIZE] = "connect stablish!";
char buffer_recv[BUFSIZE] = {0};// send to client
void * sendMsg(void *socket){int * client_socket = (int *)socket;while(1){// send data to clientscanf("%s", buffer_send);printf("sever send message: %s\n",buffer_send);send(*client_socket, buffer_send, strlen(buffer_send), 0);// is exitif(!strncasecmp(buffer_send, "quit", 4)){break;}}pthread_exit(NULL);
}// recv from client
void * recvMsg(void *socket){int * client_socket = (int *)socket;while(1){// clear buffer_recvbzero(buffer_recv, BUFSIZE);// read data from clientif(recv(*client_socket, buffer_recv, BUFSIZE, 0) > 0){printf("Message from client:%s\n", buffer_recv);}// is exitif(!strncasecmp(buffer_send, "quit", 4)){break;}}pthread_exit(NULL);
}int main(){// create socketint server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);// bind ip port to socketstruct sockaddr_in server_addr;memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));// use zero fillserver_addr.sin_family = AF_INET;// use IPV4 addressserver_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");// ipserver_addr.sin_port = htons(6666); // portbind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));// listenlisten(server_socket, 20);// accept client requeststruct sockaddr_in client_addr;socklen_t client_addr_size = sizeof(client_addr);int client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_size);// send stablish info to clientsend(client_socket, buffer_send, strlen(buffer_send), 0);// create send and recv threadpthread_t send_thread, recv_thread;pthread_create(&send_thread, NULL, sendMsg,(void *)&client_socket);pthread_create(&recv_thread, NULL, recvMsg,(void *)&client_socket);// wait send and recv thread overpthread_join(send_thread, NULL);pthread_join(recv_thread, NULL);// closeclose(client_socket);close(server_socket);return 0;
}

编译一下：
g++ sever.c -o sever -pthread

实现的效果：

四、常见应用场景

• 网络通信：用于实现客户端和服务器之间的通信，例如Web服务器和浏览器之间的通信。
• 实时通信：用于实现实时通信应用，如即时通讯软件、在线游戏等。
• 远程控制：用于实现远程控制应用，如远程桌面、远程监控等。
• 文件传输：用于实现文件传输功能，如FTP（文件传输协议）。
• 数据采集：用于实现数据采集和传输，如传感器数据采集系统。
• 分布式计算：用于实现分布式系统中不同节点之间的通信和协作。
• 云计算：用于实现云计算平台中不同服务之间的通信和数据交换。