游双 网络编程总结

像第五、六两章，目录上已经很清楚地表明了内容，只需要当成字典来用就行，或者不记得哪个去复习就行。只有遇到需要补充或者整理的，才进行处理。可以先不看，遇到不懂的，再看也行。可以直接看第七章。

第五章：

1.socket的主要API都定义在sys/socket.h头文件

实现主机名和IP地址之间的转换，以及服务名称和端口号之间的转换，定义在netdb.h头文件

字节序分为大端字节序（big endian）和小端字节序（little endian）。

现代PC大多采用小端字节序，因此小端字节序又被称为主机字节序。

一般大端字节序也称为网络字节序，即在网络中一般将字节序统一转化为大端进行传播，即接收方收到的第一个字节被当作高位看待

通过c语言的union结构实现机器的字节序的判断

将数据转化为同一种字节序进行传输的四个函数

2.通用socket地址结构体： sockaddr_storage和sockaddr，可以用于存放IPv4或IPv6地址等

地址族与协议族对应表。在bits/socket.h头文件中，地址族与协议族可以混用。

通用socket地址结构体设置与获取IP地址和端口号较烦琐，故一般使用专用socket地址结构体，如sockaddr_in和sockaddr_in6用于IPv4和IPv6。所有专用socket地址（以及sockaddr_storage）类型的变量在实际使用时都需要转化为通用socket地址类型sockaddr（强制转换即可），因为所有socket编程接口使用的地址参数的类型都是sockaddr（所有与socket编程相关的函数使用的地址参数的类型都是sockaddr）。

十进制字符串表示IPv4地址，以及用十六进制字符串表示IPv6地址。

（用点分十进制字符串表示的IPv4地址或用十六进制字符串表示的IPv6地址）和用网络字节序整数表示的IP地址之间的转换的函数

socket在linux中被当成文件描述符

socket函数：初始化socket，返回一个int类型

bind函数：给socket绑定IP和端口

listen函数：让socket处于监听状态

accept函数：从监听队列中获取连接

accept调用对于客户端网络断开毫不知情（这里与作者的实验和我的实验结果完全不一致？？？）

accept只是从监听队列中取出连接，而不论连接处于何种状态（如上面的ESTABLISHED状态和CLOSE_WAIT状态），更不关心任何网络状况的变化（这里与作者的实验和我的实验结果完全不一致？？？）

connnect：与服务器建立连接并返回一个socket供客户端读写，通过对socket的读写来与服务器进行通信。实际上只返回了一个int类型的变量，这就说明了connnect在系统内部完成了对真正的socket进行了一系列操作。

close：关闭指定的套接字。如果不止有一个进程引用了该套接字，则close的作用变为将套接字的引用计数减一。

shutdown：不论是否有其他进程引用了该套接字，都关闭此套接字。shutdown还可以只关socket的读或写。

linux下可以使用read和write或recv和send对数据进行读写。

recv成功时返回实际读取到的数据的长度，它可能小于我们期望的长度len。因此我们可能要多次调用recv，才能读取到完整的数据

send成功时返回实际写入的数据的长度

flags参数为数据收发提供了额外的控制，通常设置为0。flags参数只对send和recv的当前调用生效，而后面我们将看到如何通过setsockopt系统调用永久性地修改socket的某些属性。

发送和接收外带数据（紧急数据）。接收紧急数据会导致正常的数据不能通过一个recv调用全部读出

socket编程接口中用于UDP数据报读写的系统调用是recvfrom和sendto。recvfrom/sendto系统调用也可以用于面向连接（STREAM）的socket的数据读写，只需要把最后两个参数都设置为NULL

socket编程接口还提供了通用数据读写函数（recvmsg和sendmsg）

内核通知应用程序带外数据到达的两种常见方式是：I/O复用产生的异常事件和SIGURG信号。

利用sockatmark判断读取的数据是否为外带数据，然后利用带MSG_OOB标志的recv调用来接收带外数据

获取本端socket地址以及远端的socket地址：getsockname和getpeername

fcntl系统调用是控制文件描述符属性的通用POSIX方法。getsockopt和setsockopt是专门用来读取和设置socket文件描述符属性的方法。getsockopt和setsockopt通过设置socket选项的方法来读取和设置socket文件描述符属性

服务器端的有些soket选项必须在调用listen前进行设置才会有效，即三次握手前设置。客户端的有些soket选项必须在调用connnect前进行设置才会有效，即三次握手前设置。

listen监听队列中接受的连接至少已经完成了TCP三次握手的前两个步骤。connect调用后，TCP三次握手就已完成

对监听socket设置这些socket选项，那么accept返回的连接socket将自动继承这些选项。（这句话什么意思，什么叫监听socket选项）

SO_REUSEADDR选项：

​ 服务器程序可以通过设置socket选项SO_REUSEADDR来强制使用被处于TIME_WAIT状态的连接所占用的socket地址。

​ 我们也可以通过修改内核参数/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle来快速回收被关闭的socket，从而使得TCP连接根本就不进入TIME_WAIT状态

SO_RCVBUF和SO_SNDBUF选项：

​ 设置接受和发送缓存的大小，设置的大小不能低于系统设定的最小值。我们可以修改/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem和/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem来强制TCP接收缓冲区和发送缓冲区的大小没有最小值限制。

​ 这里有一个通过tcpdump抓取的通信过程，很有意思可以看一看

SO_RCVLOWAT和SO_SNDLOWAT选项（一般设为1）：大于SO_RCVLOWAT时可读，大于SO_SNDLOWAT可写

SO_LINGER选项：

​ 用于控制close系统调用在关闭TCP连接时的行为。（如果通过close没有成功关闭，而是引用计数减一，此时这些行为还会发生吗？？）

​ l_onoff等于0：代表此功能关闭

​ l_onoff不为0，l_linger等于0：丢弃TCP发送缓冲区中残留的数据，发送复位报文段，这种情况给服务器提供了异常终止一个连接的方法

​ l_onoff不为0，l_linger大于0：具体见书中内容

可以用主机明代替IP地址，用服务器名代替端口号。

gethostbyname和gethostbyaddr：

​ gethostbyname函数通常先在本地的/etc/hosts配置文件中查找主机，如果没有找到，再去访问DNS服务器。

​ gethostbyaddr函数根据IP地址获取主机的完整信息。

getservbyname和getservbyport：getservbyname函数根据名称获取某个服务的完整信息，getservbyport函数根据端口号获取某个服务的完整信息。它们实际上都是通过读取/etc/services文件来获取服务的信息的。

上面四个函数都是不可重入的，但有可重入的版本。

正如Linux下所有其他函数的可重入版本的命名规则那样，这些函数的函数名是在原函数名尾部加上_r（re-entrant）。

getaddrinfo：可通过主机名获取IP，通过服务器名获取端口号。

getnameinfo：通过socket地址同时获得以字符串表示的主机名和服务名

第六章 高级I/O函数：本章实际上本质是对文件描述符进行操作的函数进行介绍

用于创建文件描述符的函数，包括pipe、dup/dup2函数

用于读写数据的函数，包括readv/writev、sendfile、mmap/munmap、splice和tee函数。

用于控制I/O行为和属性的函数，包括fcntl函数

pipe函数创建的这两个文件描述符fd[0]和fd[1]分别构成管道的两端。用fd[1]写入的数据，用fd[0]读出。

写端文件描述符fd[1]的引用计数减少至0，则fd[0]的read操作将返回0，即读取到了文件结束标记（EOF）

读端文件描述符fd[0]的引用计数减少至0，则fd[1]的write操作将失败，并引发SIGPIPE信号

我们可以使用fcntl函数来修改管道容量

socketpair函数方便地创建双向管道。

dup和dup2：复制文件描述符。dup——取当前可用最小整数值作为文件描述符。dup——取第一个不小于file_descriptor_two的整数值作为文件描述符。

【注】通过dup和dup2创建的文件描述符并不继承原文件描述符的属性，比如close-on-exec和non-blocking等（这两个是啥？？我怎么不记得见过？？）

先关闭标准输出文件描述符STDOUT_FILENO（其值是1），然后通过dup()复制socket文件描述符connfd。此时由于1是最小可用的，c故onnfd就被复制到了值为1的文件描述符上。此时printf产生的输出会传送到客户端中。

readv函数将数据从文件描述符读到分散的内存块中，即分散读；writev函数则将多块分散的内存数据一并写入文件描述符中，即集中写。

Web服务器上实现集中写的程序

sendfile函数实现：两个文件描述符之间的传递数据完全在内核中操作，从而避免了内核缓冲区和用户缓冲区之间的数据拷贝，这种数据传递也叫零拷贝。

用sendfile函数传输文件的一个程序。和“Web服务器上实现集中写的程序”实现相同功能，但是简单多了。

mmap函数和munmap函数：用于申请和释放内存。申请的内存可以作为进程间通信的共享内存

POSIX是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行的软件而定义的一系列API标准的总称

上面提到的大多数函数都是成功时返回0或操作东西的数量，失败则返回-1并设置errno。

splice函数：用于在两个文件描述符之间移动数据，也是零拷贝操作。fd_in和fd_out必须至少有一个是管道文件描述符。

将客户端发送的数据原样返回给客户端的程序

tee：tee函数在两个管道文件描述符之间复制数据，也是零拷贝操作，它不消耗数据（啥叫不消耗数据？？）。fd_in和fd_out必须都是管道文件描述符

6-5代码标注：从STDIN_FILENO就可以看出来，只要使用相应的文件描述符，就可以对系统内已经定义好的文件描述符进行使用

fcntl函数：提供了对文件描述符的各种控制操作，ioctl比fcntl能够执行更多的控制。

将文件描述符设置为非阻塞的（这会产生什么效果呢？？？）

当被关联的文件描述符可读或可写时，系统将触发SIGIO信号；当被关联的文件描述符（而且必须是一个socket）上有带外数据可读时，系统将触发SIGURG信号。将信号和文件描述符关联的方法，就是使用fcntl函数为目标文件描述符指定宿主进程或进程组。使用SIGIO时，还需要利用fcntl设置其O_ASYNC标志。SIGIO和SIGURG这两个信号与其他Linux信号不同

除了TIME_WAIT，去记录以下FIN_WAIT1等东西是啥，并解决accept那里运行与作者的结果不一致问题。

第九章 I/O复用

I/O复用：监听多个文件描述符上面的事件
先看我对I/O复用的总结

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);：将fd加入到想要监听的集合中，总共有三个集合，分别为readfds、writefds、exceptfds。“发生了什么事件”也是通过readfds、writefds、exceptfds这三个集合获取。

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);：将fd和需要监听的事件包装成struct pollfd结构体，“发生了什么事件”是通过struct pollfd结构体的revents获取。

EPOLLONESHOT事件：
select、poll和epoll都能同时监听多个文件描述符，通过某种结构体变量来告诉内核监听哪些文件描述符上的哪些事件，并使用该结构体类型的参数来获取内核处理的结果。

select：只能处理可读、可写及异常事件，需要用三个参数分别处理这三种事件
poll：任何事件都被统一处理，接口较为简洁。每次select和poll调用都返回整个用户注册的事件集合（其中包括就绪的和未就绪的）
epoll：它在内核中维护一个事件表，返回就绪的事件
select和poll都只能工作在相对低效的LT模式，而epoll则可以工作在ET高效模式。并且epoll还支EPOLLONESHOT事件。

EPOLLONESHOT事件：一个socket连接在任一时刻都只被一个线程处理，直到此线程处理完毕以后，其他线程才能处理此socket，实现过程如下：文件描述符fd注册了EPOLLONESHOT事件，则操作系统最多触发fd上注册的一个可读、可写或者异常事件，且只触发一次，触发以后，epoll就检测不到fd上面发生的事件。触发事件一般会开启一个线程去处理相应的事件。此线程最后要将fd上的EPOLLONESHOT事件重置，这样使得epoll有机会再次检测到fd上的事件，进而使得其他线程有机会为fd服务。
从上面可以看出，注册了EPOLLONESHOT事件以后，每一个时刻只有一个线程在对fd进行操作。EPOLLONESHOT事件解决的是同一个时刻，有多个线程操作同一个套接字的情况。

EPOLLONESHOT事件的示例代码、其他的示例代码。

linux内部实现了一个超级服务xinetd，用于处理telnet、echo等操作。

第十章 信号

信号：通知进程的信息

kill函数：一个进程给其他进程发送信号的API是kill函数

可以自定义一个处理信号的函数，也可以使用SIG_IGN（忽略信号）和SIG_DFL（使用信号的默认处理方式）

Linux信号

使用sigaction函数可以重启被信号中断的系统调用

信号掩码指定哪些信号不能发送给本进程

我有时看到复杂的数据类型的名字的时候我会有点懵，但是没有关系，我就把它理解成一个类（事实上也有可能是一个结构体等）

signal函数：传入信号处理函数的指针和要捕获的信号

sigaction比较高级的signal函数

Linux使用数据结构sigset_t来表示一组信号，以及对sigset_t的一些操作

sigprocmask用于设置或查看进程的信号掩码

被挂起的信号：收到被屏蔽的信号，信号会被挂起。等到屏蔽被取消以后，进程会立即获取该信号。多次获取到同一被屏蔽的信号，屏蔽在被取消以后，该信号的处理函数也只被触发一次

sigpending获得进程当前被挂起的信号集

fork调用产生的子进程将继承父进程的信号掩码，但具有一个空的挂起信号集。

信号处理函数往管道的写端写入信号值，主循环监听管道的读端文件描述符上的可读事件。信号事件就能和其他I/O事件一样被处理，即统一事件源

代码没看

网络编程相关信号

SIGHUP信号可以用来强制服务器重读配置文件

xinetd处理SIGHUP的流程

往一个读端关闭的管道或socket连接中写数据将引发SIGPIPE信号

用SIGURG检测带外数据是否到达。代码还没看

黑马程序员笔记：https://www.cnblogs.com/codingbigdog/p/16246557.html

第11章 定时器

定时器：用于计时，时间到了，就去处理相应的任务。如过一定时间就去检测一个客户连接的活动状态。

Linux提供了三种定时方法：socket选项SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO、SIGALRM信号、I/O复用系统调用的超时参数。

1.socket选项SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO：使用setsockopt函数和选项SO_RCVTIMEO/SO_SNDTIMEO给socket设置接收数据超时时间和发送数据超时时间。函数send、sendmsg、recv、recvmsg、accept和connect中使用此socket会产生不同的效果。
send、sendmsg、connect：在一定时间没有将数据发送成功，返回错误。
recv、recvmsg、accept：在一定时间没有接收到数据，返回错误。
代码11-1connect_timeout.cpp：connect中使用设置定时的套接字——十秒之内没有连接成功，返回错误。

2.SIGALRM信号：由alarm和setitimer函数设置的实时闹钟一旦超时，将触发SIGALRM信号（见C++ 信号处理）。因此，我们可以利用该信号的信号处理函数来处理定时任务。本书中介绍了两个具体的定时器实现代码：

• 基于升序链表：将定时器都放入一个链表中，链表按照超时时间做升序排序。
  代码：util_timer结构体代表一个定时器，其中包含一个时间，包含一个回调函数
  sort_timer_lst类：用于生成一个升序的定时器链表，并通过成员函数添加、删除链表中的定时器
• 升序定时器链表的实际应用——关闭非活动连接：将超过一定时间没有使用的套接字从epoll树上删除。
  代码：每隔一段时间alarm发送一个SIGALRM信号，信号处理函数通过通道将此信号通知给主循环，主循环中通过tick()遍历定时器链表并删除超时套接字。

3.I/O复用系统调用的超时参数：将epoll_wait函数的形参timeout设为相应的值。经过timeout的时间后，epoll_wait会被触发并epoll_wait的返回值为0。

管理定时器的容器：时间轮和时间堆。容器指的是装一个一个定时器的地方。

• 时间轮：一个轮子上有N个槽，每个槽代表一个链表。每一个链表代表一个时间。比如一个槽代表一秒，一圈有六十槽，那么一圈就代表六十秒。当指针指向了第n个槽的时候，可能代表已经过了n秒（假设一个槽代表一秒），也可能代表过了N+n、2N+n、3N+n...秒。处理该槽上超时的节点，并删除此节点。
  代码：使用数组tw_timer *slots[N]表示时间轮，slots中每个元素指向一个定时器链表，链表无序。
  tw_timer类用于表示定时器，成员变量rotation表示圈数，time_slot表示定时器属于时间轮上哪个槽。在本代码中，一个槽代表一秒，一圈六十秒，所以rotation=x，time_slot=y代表x分t秒。

• 时间堆：使用最小堆来存储定时器，每一次都将堆顶的定时器的超时时间作为依据，当超时时间到了就执行堆顶定时器的任务，并删除堆顶元素。
  代码：还没看。

问题：

1.wan和lan的区别？？

2.如何根据IP数据报中的8位服务类型TOS，实现相应服务？？

3.在5.1.2中的内存对齐是什么意思？？

4.在5.4中的程序想要说明什么？？？我没看懂？、

5.“3.9 TCP超时重传”有个问题未解决？？？

6."P172内存对齐"是什么？？

7.“p175void指针”

8."宏有什么用？直接定一个变量不就行了"

9.什么叫不可重入？

答：如果一个函数的执行期间被中断后，到重新恢复到断点进行执行的过程中，函数所依赖的环境没

有发生改变，那么这个函数就是可重入的

我们知道中断时确实保存一些上下文，但是仅限于返回地址，cpu寄存器等之类的少量上下文，而函

数内部使用的诸如全局或静态变量，buffer等并不在保护之列，所以如果这些值在函数被中断期间发

生了改变，那么当函数回到断点继续执行时，其结果就不可预料了。

10.CGI服务器啥？？

11.人手一个的web服务器项目，我该如何脱颖而出？
答：C++基础基础较为牢固、算法题做得比较好、还有其他别的项目、我学的正是进去工作以后要用的。。。。。。。。