你以为你以为的只是你以为的

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-03-29 09:23 263阅读 0赞

昨晚写了这样的一个程序，目地是用来测试`connect`超时连接．代码如下：　  
客户端

#include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <assert.h>
    #include <stdio.h>
    #include <errno.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    
    int timeout_connect(const char *ip, int port, int time) // 5
    { 
    	int ret = 0;
    	struct sockaddr_in address;
    	bzero(&address, sizeof(address));
    	address.sin_family = AF_INET;
    	inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
    	address.sin_port = htons(port);
    
    	int sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    	assert(sockfd >= 0);
    
    	struct timeval timeout;
    	timeout.tv_sec = time;
    	timeout.tv_usec = 0;
    	socklen_t len = sizeof(timeout);
    	ret = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, &timeout, len);
    	assert(ret != -1);
    
    	ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address));
    	printf("ret ==%d \n", ret);
    
    	if (ret == -1)
    	{ 
    		if (errno == EINPROGRESS)
    		{ 
    			printf("connecting timeout\n");
    			return -1;
    		}
    		printf("error occur when connecting to server\n");
    		return -1;
    	}
    	printf("%d\n", sockfd);
    	return sockfd;
    }
    
    int main(int argc, char *argv[])
    { 
    	if (argc <= 2)
    	{ 
    		printf("usage: %s ip_address port_number\n", basename(argv[0]));
    		return 1;
    	}
    	const char *ip = argv[1];
    	int port = atoi(argv[2]);
    
    	int sockfd = timeout_connect(ip, port, 5);
    	if (sockfd < 0)
    	{ 
    		return 1;
    	}
    	return 0;
    }

服务器

#include "../myhead.h"
    void fun(int connfd)
    { 
    	ssize_t n;
    	char buf[1024] = { 0};
    	while (1)
    	{ 
    		bzero(buf, sizeof(buf));
    		n = Recvline(connfd, buf, 1024, 0);
    
    		if (n <= 0)
    		{ 
    			printf("对端关闭\n");
    			Close(connfd);
    			break;
    		}
    		Sendlen(connfd, buf, n, 0);
    	}
    }
    int main(int argc, char **argv)
    { 
    	int listenfd, connfd;
    	pid_t childpid;
    	socklen_t clilen;
    	struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
    
    	const char *ip = argv[1];
    	const int port = atoi(argv[2]);
    
    	listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    	servaddr.sin_family = AF_INET;
    	//servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    	inet_pton(AF_INET, ip, &servaddr.sin_addr);
    	servaddr.sin_port = htons(port); //9877
    
    	int opt = 1;
    	setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (int *)&opt, sizeof(int));
    
    	Bind(listenfd, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    
    	Listen(listenfd, LISTENQ);
    
    	for (;;)
    	{ 
    		clilen = sizeof(cliaddr);
            printf("stsrt sleep !!!!!!\n");
    		sleep(100); //注意这里的 sleep 
            printf("end sleep ......\n");
    		connfd = Accept(listenfd, (SA *)&cliaddr, &clilen);
    		if ((childpid = Fork()) == 0)
    		{ 					 /* child process */
    			Close(listenfd); /* close listening socket */
    
    			printf("新的连接：connfd== %d \n", connfd);
    
    			fun(connfd); /* process the request */
    
    			exit(0);
    		}
    		Close(connfd); /* parent closes connected socket */
    	}
    }

我们为`connect`设置5秒的时间进行连接，一旦超过5秒，就终止程序．那么我们如何编写服务器程序去让他终止呐？？自然我们会想到`在accept 函数之前sleep()一会即可！！！`然而这样子对不对呐？你可以自己先试一下哦

那么我在这里直接告诉答案，那就是

# 不对!!! 完全不对 #

`OK`，那我们现在来看看为什么不对，免得你说我吹比８^８

首先，我们从三次握手讲起　  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdXNoZW5neGlfcm9vdA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 初始化状态： ###

服务器端在调用`listen`之后，内核会为之建立两个队列，`SYN`队列和`ACCEPT`队列，其中`ACCEPT`队列的长度由`backlog`指定(内核版本＞2.2)。

--------------------

服务器端和客户端初始的状态都是`CLOSED`，服务器端经过`socket`、`bind`、`listen`进入`LISTEN`监听状态 ．之后**调用`accept`，将阻塞，等待`ACCEPT`队列有元素。有元素就立马返回一个连接套接字**

### 三次握手： ###

1.  客户端首先通过`connect`函数发送一个`SYN`（synchronize）给服务器端，自己进入`SYN_SENT`状态．这是第一次握手．**这时候还处于`connect`函数，也就是说`connect`函数还没有返回．**
2.  服务器端接收到`SYN` 并进入到`SYN_RCVD`状态，把请求方放入`SYN`队列中，并给客户端回复一个确认帧`ACK`，此帧还会携带一个请求与客户端建立连接的请求标志，也就是`SYN`，这称为第二次握手．
3.  **这边客户端接收到`SYN/ACK` 后，`connect`函数立马返回**！！与此同时进入`ESTABLISHED`状态，正常收发数据．并发送确认建立连接帧`ACK`给服务器端。这称为第三次握手．

之后服务器端收到`ACK`帧后，会把请求方从`SYN`队列中移出，放至`ACCEPT`队列中，而`accept函数`也等到了自己的资源，从阻塞中唤醒，从`ACCEPT`队列中取出请求方，重新建立一个新的`sockfd`，并返回．

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以上就是`connect`,`accept`,`listen`这几个函数的工作流程与原理．对于我而言主要有两点感悟：

## 1. 服务端：三次握手与`acccept()`真的一点关系都没有，全是`TCP`协议栈整的．`accept`只是一个张大嘴巴等饭的人，没有就一直张着，有就吧嘴闭上开始运行． ##

## 2. 客户端： 在`connect`调用到返回的过程中，发生了两次握手．`connect`一旦返回，要么连接成功，直接可以进行收发数据，要么连接失败返回． ##

那么现在你知道是为什么不对了吗？

OK,我相信你知道了．那么我们就通过连接一个不可达的server去测试我们的客户端就行了

![在这里插入图片描述][20190108110332785.png]

另外，`Linux`系统上也提供了`nc`命令去自己设置超时，使用`nc -w`参数

nc  1.0.0.1 10000  -w 5

出来的效果与上面截图的效果相同

--------------------

##### 为什么需要三次握手？ #####

### 一句话概括：因为来的路(client->server)和去的路(server->client)可能不会是同一条路．我们需要确保两条路都是通的．见上面的图进行理解＠图 ###

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdXNoZW5neGlfcm9vdA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220329/031d3eebf1d64f57b1c3735ccfa10e34.png
[20190108110332785.png]: /images/20220329/b653b2e1e3624f6890ba132059d75cef.png