网络2

Socket通信

关闭输入输出流的同时，并不关闭网络连接，这就需要用到Socket类的另外两个方法：shutdownInput和shutdownOutput

Android的C文件中定义socket服务并使用

以下是使用android_get_control_socket的方式（/system/core/include/cutils/sockets.h），也可以使用linux的socket_local_server方式定义socket服务端。然后客户端都使用socket_local_client获取socket

1，定义

Init.rc中定义服务名，以及服务对应的执行脚本文件

service <name> <pathname> [ <argument> ]*

<option>

<option>

例如：

1

 service ppp /system/bin/pppd call gprs
     user root
     group system radio
     disabled
     oneshot

2

service mtpd /system/bin/mtpd
    socket mtpd stream 600 system system
    user vpn
    group vpn net_admin net_raw
    disabled
    oneshot

socket <name><type><perm>  <user> <group> 

创建一个名字为/dev/socket/<name>的unix domain socket，并把它的fd传递给 加载的进程。<type>的值是dgram或stream.,

2，服务端代码

编写socket服务端代码，生成可执行脚本htfsk

1.     //这一步很关键，就是获取init.rc中配置的名为 "htfsk" 的socket  
2.     fdListen = android_get_control_socket(SOCKET_NAME);  
3. …
4.     //开始监听  
5.     ret = listen(fdListen, connect_number);    
6.     //等待Socket客户端发启连接请求  
7.     new_fd = accept(fdListen, (struct sockaddr *) &peeraddr, &socklen);  
8. …
9.     while(1){  
10. 10.     //循环等待Socket客户端发来消息  
11.     }  
12. //发送消息回执给Socket客户端  
13.     if(send(new_fd,buff,strlen(buff),0)==-1)  
14.     {   

11.     } 

编译成可执行脚本

LOCAL_MODULE:= xxx
LOCAL_SRC_FILES:=xxx.c
include $(BUILD_EXECUTABLE)

3，客户端代码

fd = socket_local_client

通信流程

Socket发送byte，在此之上再有协议（解析这些byte的规则）。HttpURLConnection底层也是用socket。

Unix/linux上叫BSD Socket

可以在本地IPC通信中使用Socket

 

 

发送：

应用程序调用系统调用，将数据发送给socket
socket检查数据类型，调用相应的send函数
send函数检查socket状态、协议类型，传给传输层
tcp/udp（传输层协议）为这些数据创建数据结构，加入协议头部，比如端口号、检验和，传给下层（网络层）
ip（网络层协议）添加ip头，比如ip地址、检验和
如果数据包大小超过了mtu（最大数据包大小），则分片；ip将这些数据包传给链路层
链路层写到网卡队列
网卡调用响应中断驱动程序，发送到网络

接收：

数据包从网络到达网卡，网卡接收帧，放入网卡buffer，在向系统发送中断请求
cpu调用相应中断函数，这些中断处理程序在网卡驱动中
中断处理函数从网卡读入内存，交给链路层
链路层将包放入自己的队列，置软中断标志位
进程调度器看到了标志位，调度相应进程
该进程将包从队列取出，与相应协议匹配，一般为ip协议，再将包传递给该协议接收函数
ip层对包进行错误检测，无错，路由
路由结果，packet被转发或者继续向上层传递
如果发往本机，进入链路层
链路层再进行错误侦测，查找相应端口关联socket，包被放入相应socket接收队列。socket唤醒拥有该socket的进程，进程从系统调用read中返回，将数据拷贝到自己的buffer，返回用户态。

 

 

Listen到客户端socket之后，server就会监听客户端socket的句柄。其他没有被listen的客户端无法与服务端通信。

客户端：

ServerSocket server = new ServerSocket (9527,300); //端口号9527  允许最大连接数300 

Socket socket = server.accept(); 

//可以转化为对stream的操作。之后可通过stream read信息到buffer（Byte）

DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream()); 

DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());  

 

Serverß--byte-àclient

 

Server也可以在accept成功后首先write给client。write/read或者send/recv组合都可以实现交互，send/recv多一组参数。

• Write函数

   Ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes);

   Write函数将buf中的nbytes字节内容写入到文件描述符中，成功返回写的字节数，失败返回-1.并设置errno变量。在网络程序中，当我们向套接字文件描述舒服写数据时有两种可能：

   1、write的返回值大于0，表示写了部分数据或者是全部的数据，这样用一个while循环不断的写入数据，但是循环过程中的buf参数和nbytes参数是我们自己来更新的，也就是说，网络编程中写函数是不负责将全部数据写完之后再返回的，说不定中途就返回了！

   2、返回值小于0，此时出错了，需要根据错误类型进行相应的处理。

   如果错误是EINTR表示在写的时候出现了中断错误，如果是EPIPE表示网络连接出现了问题。

Read函数

   Ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte)

   Read函数是负责从fd中读取内容，当读取成功时，read返回实际读取到的字节数，如果返回值是0，表示已经读取到文件的结束了，小于0表示是读取错误。

   如果错误是EINTR表示在写的时候出现了中断错误，如果是EPIPE表示网络连接出现了问题。

• Recv函数和send函数

   Recv函数和read函数提供了read和write函数一样的功能，不同的是他们提供了四个参数。

   Int recv(int fd,void *buf,int len,int flags)

   Int send(int fd,void *buf,int len,int flags)

   前面的三个参数和read、write函数是一样的。第四个参数可以是0或者是一下组合：

   MSG_DONTROUTE：不查找表。是send函数使用的标志，这个标志告诉IP，目的主机在本地网络上，没有必要查找表，这个标志一般用在网络诊断和路由程序里面。

   MSG_OOB：接受或者发生带外数据。 表示可以接收和发送带外数据。

   MSG_PEEK：查看数据，并不从系统缓冲区移走数据。是recv函数使用的标志，表示只是从系统缓冲区中读取内容，而不清楚系统缓冲区的内容。这样在下次读取的时候，依然是一样的内容，一般在有过个进程读写数据的时候使用这个标志。

   MSG_WAITALL：等待所有数据。 是recv函数的使用标志，表示等到所有的信息到达时才返回，使用这个标志的时候，recv返回一直阻塞，直到指定的条件满足时，或者是发生了错误。

因为存在阻塞，一般会使用线程来进行阻塞等待。

Select()

确定一个或多个套接口的状态，本函数用于确定一个或多个套接口的状态，对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息，用fd_set结构来表示一组等待检查的套接口，在调用返回时，这个结构存有满足一定条件的套接口组的子集，并且select()返回满足条件的套接口的数目。当返回为-1时，所有描述符集清0。当返回为0时，表示超时。当返回为正数时，表示已经准备好的描述符数。

使用Select能够监视文件描述符的变化情况——读写或是异常。相对的，conncet()、accept()、recv()或recvfrom是阻塞方式。

#include <sys/select.h>

int PASCAL FAR select( int nfds, fd_set FAR* readfds,　fd_set FAR* writefds, fd_set FAR* exceptfds,　const struct timeval FAR* timeout);

nfds：是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，不能错！在Windows中这个参数的值无所谓，可以设置不正确。

readfds：（可选）指针，指向一组等待可读性检查的套接口。

writefds：（可选）指针，指向一组等待可写性检查的套接口。

exceptfds：（可选）指针，指向一组等待错误检查的套接口。

timeout：select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL。

文件描述符(句柄)在形式上是一个非负整数。实际上，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。

fd_set set;

FD_ZERO(&set); /*将set清零使集合中不含任何fd*/

FD_SET(fd, &set); /*将fd加入set集合*/

FD_CLR(fd, &set); /*将fd从set集合中清除*/

FD_ISSET(fd, &set); /*在调用select()函数后，用FD_ISSET来检测fd是否在set集合中，当检测到fd在set中则返回真，否则，返回假（0）*/

理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便，取fd_set长度为1字节，fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
   （1）执行fd_set set; FD_ZERO(&set);则set用位表示是0000,0000。
   （2）若fd＝5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)

   （3）若再加入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011
   （4）执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
   （5）若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意：没有事件发生的fd=5被清空。

 

初始化 (socket,bind,listen);
while(1) {
//设置监听读写文件描述符 (FD_*);

FD_ZERO(&mFdSet);

FD_SET(mSock, &mFdSet);
//调用 select;
int err = select(maxFd + 1, &fdSet, NULL, NULL, NULL);

//如果是倾听套接字就绪 , 说明一个新的连接请求建立

if (FD_ISSET(mSock, &fdSet)) {

{

//建立连接 (accept);

int fd = accept(mSock, (struct sockaddr*)&addr, &slen);
//加入到监听文件描述符中去 ;

mClients.push_back(new OemClient(fd));

}
//否则说明是一个已经连接过的描述符
//进行操作 (read 或者 write);

for (unsigned i = 0; i < nClientSize; i++) {

int fd = mClients[i]->GetFd();

/* read header */

err = read(fd, &req, RILC_REQUEST_HEADER_SIZE);

/* read data */

err = read(fd, data, req.length);

}

/* forward to RIL */

m_pRilApp->OnOemRequest(reqId, (void *)data, req.length, (Token)p, (RIL_SOCKET_ID)req.channel);

}

 

1. FD_ZERO(&fds);  
2. FD_SET(sock_sev,&fds);  
3. if (select(maxfdp,&fds,NULL,NULL,&timeOut))  
4. {         
5.      cout<<"new connection"<<endl;  
6.  sock_client = accept(sock_sev, (sockaddr *)&addr_client, &nAddrLen);  
7.     if (INVALID_SOCKET == sock_client)  
8.  {  
9.      std::cout << "Failed to accept." << std::endl;  
10.   continue;  
11.  }  
12.  socketClient[i].socketConn=sock_client;  
13.  std::cout << "Connection from " << inet_ntoa(addr_client.sin_addr)<< std::endl;  
14.  socketClient[i].ClientID=i;  
15.  socketClient[i].socketThread=CreateThread(NULL,0,ThreadRead,&socketClient[i],0,socketClient[i].ThreadID);  
16.  i++;  
17. }  

 

长连接

所谓长连接，指在一个TCP连接上可以连续发送多个数据包，在TCP连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发检测包以维持此连接，一般需要自己做在线维持。 
短连接是指通信双方有数据交互时，就建立一个TCP连接，数据发送完成后，则断开此TCP连接。对于socket来说，不close就是长连接

通常的短连接操作步骤是： 
连接→数据传输→关闭连接；

而长连接通常就是： 
连接→数据传输→保持连接(心跳)→数据传输→保持连接(心跳)→……→关闭连接； 

长连接的意义：每个TCP连接都需要三步握手，这需要时间，如果每个操作都是先连接，再操作的话那么处理速度会降低很多

HTTP长连接：系统通讯连接建立后就一直保持，不关闭socket，保持TCP连接不断开（不发RST包、不四次握手）。
对于http协议来说，在消息头上加入：“Connection:keep-alive”，那么消息发送后仍然保持打开状态。

使用长连接之后，客户端、服务端怎么知道本次传输结束呢？两部分：1是判断传输数据是否达到了Content-Length指示的大小；2动态生成的文件没有Content-Length，它是分块传输（chunked），这时候就要根据chunked编码来判断，chunked编码的数据在最后有一个空chunked块，表明本次传输数据结束。

 

TCP的keep alive是心跳包，检查当前TCP连接是否活着；HTTP的Keep-alive是要让一个TCP连接活久点（不关闭TCP连接）。它们是不同层次的概念。

TCP keep alive的表现：当一个连接“一段时间”没有数据通讯时，一方会发出一个心跳包（Keep Alive包），如果对方有回包则表明当前连接有效，继续监控。

Java nio

传统阻塞IO的缺点:

1. 当客户端多时，会创建大量的处理线程。且每个线程都要占用栈空间和一些CPU时间
2. 阻塞可能带来频繁的上下文切换，且大部分上下文切换可能是无意义的。

 

Mina集成了java nio。

Java NIO非堵塞技术原理：

1. 由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，并负责分发。 （就阻塞这一个reactor）
2. 事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。
3. 线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。

原理图：（每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码、发送响应。）

 

 

Socket的Channel在Selector上注册某一种动作，Selector通过select操作，监视所有在该Selector注册过的Channel的对应的动作，一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生，比如数据来了，他就会站起来报告，交出一把钥匙（SelectionKeys，用来得到某个注册的ServerSocketChannel/SocketChannel），让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。

事件名对应值：

　　服务端接收客户端连接事件SelectionKey.OP_ACCEPT(16)

　　客户端连接服务端事件SelectionKey.OP_CONNECT(8)

　　读事件SelectionKey.OP_READ(1)

　　写事件SelectionKey.OP_WRITE(4)

 

 

 

Selector管理所有ServerSocketChannel（一个客户端可以用一个ServerSocketChannel保持通信），只需要阻塞selector，当ServerSocketChannel有消息进入时，才调用他们的accept()。具体的数据读写活由SocketChannel来做，用完的SocketChannel需要用close()关闭。