29.Linux网络编程

把昨天的 第二天的内容说一下，复习一下，第二天 讲的东西不算多，但是有两个作业题来写一写，

大致浏览一下，三次握手 四次挥手的过程，大家有没有画一下？ 能画出来吗？同学们，大家注意 这个写代码的时候其实我们用不着它，就是让大家面试的时候能够顺利一些，这个你需要了解清除，让大家画图，每一个图里面 它的编号  序号怎么来的，

 这个数字怎么来的  你要搞清楚，这个你们都动手画了画是吗？其中 三次握手是干什么的？ 是不是建立连接的 三次握手的过程啊？ 还有四次挥手 是不是断开连接的？ 那么这两个过程是你做的吗？内核帮我完成的，那么我再提一个问题，那么为什么我们这个tcp 它是面向连接 安全可靠的啊？ 你从哪几个方面去说这个问题呀？ 首先 第一个  那么为什么 说它是面向连接的，为什么这么说？因为 它是不是有一个 三次握手 建立连接的过程啊？这肯定是面向连接的？ 第二个 为什么它是安全可靠的呢？其实主要是 这两个方面，

 是不是序号 和确认序号啊？ 是不是主要体现在这啊？ 那么如果说这个 丢了包呢？是不是会重传啊？那么对方收到之后，它是不是会给你来一个确认序号啊？那么你收到确认序号，它是不是会给你往下发呀？是不是？所以说 它是面向连接 安全可靠的数据流传输， 或者叫字节流传输也行，

滑动窗口的主要作用是什么呀？进行流量控制，举个例子，如果发送的过快，接收的过慢 是不是造成数据的阻塞啊？有可能会造成数据的丢失，那么 接收方的接收缓冲区 ，满以后那么再发的话 那么有可能会丢失，是不是这样的？ 其实也就是这个滑动窗口双方是相当于决定了规则啊？我发多少你收多少？ 你那边有多少空间你告诉我，

这个图里面每一个标识的含义你要搞清楚，mss 是什么意思？谁告诉谁？箭头左边的 告诉 箭头右边的，那么它里面 也就是说箭头左边，告诉箭头右边的，那么它这边一次性 最多接多少个数据吧？大家注意，这个是字节， 按字节来说的，8个位是不是一个字节啊？

那么这里面还有一个 win 什么意思？是不是告诉对方他这边的缓存区还有多少可用空间吧？还有多少可用空间？这里面的每一个数字怎么来的？自己会算了吗现在？咱们还是重点说的，而且我这个图上是不是也有同学们，我记得那个图上有，是不是这个自己看一看就不再说了，这个封装的思想这个也不是死的，这个真正我们使用的时候，

你根据你的实际情况来是不是？咱们说的时候是不是？这上面咱们讲义上大纲，说让你这个在写函数的时候，这个名字是不是第一个用大写的？你不用行不行？，是不是也可以？这个不是死的，这里边给你红色标记的这个你得知道，还记得吗？同学们，这个阻塞函数是不是能够被信号打断？那被信号打断之后呢？它的返回，它的这个errno=EINTR是不是设置为这个 EINTR，是吧？这你知道这个自己看一看，然后这个粘包的概念以及解决方案也知道。

 那么粘包的意思是不是这样的？就是说有可能两次或多次发送数据，在对方接收的时候，他是不是一次整个把一次的数据接收完啊，它可能放在两次了，是不是？那这种情况下就会产生粘包，那么解决粘包的这个办法最常见的是不是这个方法啊？是不是前面加一个包头了？包头加数据，那么这个包头最常见的就是什么呀？用一个长度，比如 4 个字节，两个字节都行，是不是把前面固定的这个长度，把这个数据的长度填在这个位置，是不是这样的？那么你注意有一点你得知道，就是你在用的时候，比如说我们这个数据长度是0010，是吧？同学们，如果说你发送的数据就是整型，你要进行转换，什么转换啊？是不是大写字段转换的？要主机字节序转换为网络的字节序？如果你发的是字符串的话，还用转吗？不用了，比如说0010，它这个字数串就不用转了。如果你发的10，比如 10 是个整型，你要转，这个要知道。

其实咱们在写代码的时候，是不是多次用到这个 IP 和端口进行转换的？是不这样的？好，那么方案 2 方案 3 这个你看一看。那最常见的是我给大家红色标记，这个是我们用的比较多的，是不是？那么这个高并发服务器呢？咱们就直接看作业了，讲两个，一个是多进程版本的，一个是多线程版本的，这两个要求大家能够把这里边的每一句话搞明白，能够独立写出来，清楚了吗？这是给大家要求。好，那咱们把那个作业看一看，其中咱们多进程版本的时候呢，咱们是这么给大家，是不是说要怎样进行完善？完善什么功能啊，是不是父进程使用信号完成对子进程的回收？好，那么咱们一块把这个程序再大体捋一捋，那么咱们这个创建这个服务端的这个过程，是不是咱们都讲过好几次了，是吧？第一步先创建socket ？第二步？ 这个是设置端口复用，今天咱会说这个设置端口复用叫 setsockopt 的这个函数。

 好。第三个是bind绑定吧，将文件描述和端口 IP 进行绑定，是不是后续我们是不是都在操作这个文件描述了？其实操作这个文件描述就是一共这个文件描述，在这个服务端有几类啊？两类吧，一类是什么监听文件描述符，一类是通信文件描述符。好，那么接下来调用 linsten函数进行监听，那这个时候我们的程序是不是就已经处于监听的状态了？大写的 linsten是不是还记得吧？嗯，好，那么接下来呢？这个先不说，先把整体流程说一下，那么接下来我们进入一个while语句 循环，然后是不是调用 accept 接收一个新的链接啊，大家应该知道在accept 之前，这个链接是不是已经可能已经建立了？是不是这个大家搞这个搞清楚，也就是说这个accept 函数，accept 的这个函数本身它不是说新建一个链接，而是说拿出一个可用链接来。

那么接下来接受一个新链接之后，他是不是调用 fork函数创建一个子进程啊，是吧？在父进程里面，是吧同学们，是不是只是用来接受新的链接啊，所以他不通信，所以这个要关掉是不这样的，这个应该知道为什么要关掉了吧？那么父进程fork出一个子进程来，父子进程是不是共享？那么应该说不叫共享，这两个是不是父亲有一个文件描述符？是不是这个啊？子进程是不是也有啊？是不是？那这个时候你说这个文件描述的引用计数是几啊？引用计数 ，引用计数，那么这个通讯文件描述符引用计数是不是 2 了？是不是这样的？那父进程关掉以后，是不是不影响另一个进程？这个知道好，那么这个是父进程，那么父进程好，那么做的事情就这些。

然后子进程是不是他要关闭监听文件描述符啊？对吧？那么关闭以后，因为他子进程咱们都知道他是不是不用监听啊，是不是父进程监听，然后子进程通讯，是这么一个规则，那接下来它进入while循环是不是收发数据啊？这是咱们这个第二天给你讲的时候，那个整体的流程吧？要求你加的逻辑是在父进程里面完成对子进程的回收，是吧？同学们，好，咱们看怎么加的？首先咱们看一下，前面为什么一开始我要阻塞这个SIGCHLD的信号？防止，防止什么？

 防止什么防止？是不是你这个信号注册的过程还没完成，然后子进程的全部结束了？有没有可能？这是有可能的，所以我们在前面先阻塞这信号是不是这样的？好？那么接下来在这个父进程里面是不是要注册一个回调函数了？是不是？给谁给内核注册一个信号处理函数？这哪个信号了？是不是 SIGCHLD信号了？是不是这个信号？调用的是sigaction吧？是吧同学们？大家记得 signal 和 sigaction 的区别吗？什么区别？是不是一个可以移植啊？一个，另外一个 signal 是不是一直可能会出现问题？是不是？你用的时候尽可能用这个sigaction ，用尽可能用这个？那么接下来是不是调用 sigaction 注册了一个信号处理函数，那么注册完了以后是不是在解除对这个信号的阻塞啊？用的是sigprocmask这个函数的用法，要求你掌握。好吧？要求你掌握，这个，你们考试被考到了吗？这个好，那么这个时候就已经完成注册了，并且解除了对这个信号的阻塞了。

 好，那么如果说这个时候子进程通信结束了，子进程要怎么样？要退出？是不是？那么那么想一下，这个子进程在什么情况下会退出？对方关闭链接，他是不是需要退出？是不是这样的？然后读失败是不是也有可能退出？那这个时候他退出之后，是不是这个内核会给他的附近发送一个SIGCHLD 的信号了？那么这个父进程收到这信号之后干什么呀？回收，是不是回收？所以这个函数出来了，

是不是调用 wait PID wait 这个函数完成？当然这个函数是不是完成对子进程的回收吧？这个函数这几个参数还记得吗？第一个参数是-1，什么意思？表示回收任意一个子进程，那第二个是NULL，那在这是不是这个子进程退出状态啊？对啊，你不关心就设置为NULL就可以了。

 后面这个 WNOHANG什么意思？表示不阻塞，那么这个在这，我们在这个里面加了 while循环，其目的是什么还记得吗？是不是这个目的是为了防止有多个子进程，是不是同时退出的情况？是不是好，那么如果是有一个的话也没有关系，是不是大不了多循环一次，是不是这样的？那么这两个是他退出的一个条件，是不是？如果说子进程还活着 25，或者是子进程已经全部没有了 25？这个时候是break；。

好，这个里面我问大家一下，你说这个函数这个信号处理函数，一开始在调的时候，是不是肯定会能够回收一个呀？为什么呀？因为你这个信号不是产生了之后才去回收。所以他肯定会回收一个，那么也有可能说会循环回收多个，是不是这样的？对，是不是？当然这里面肯定有一个过程，是肯定会多循环一次，是不是这样的？也就是有一次无用的循环，是不是？不过也没有关系，我们用这个无用的循环是不是可以退出进，退出这个跳出循环的，是不是？好，这个还这个代码要求你能够完完全全掌握，因为这一块的话，只要是涉及到多进程开发的话，这一步这些东西是免不了的，清楚了吗？是免不了的。

 好，那么下面看另外一个那么多线程版本了，那么这个流程我就不再说了，咱们从这开始说，这个是多线程版本的，那么在这个主线程里面接受一个新的链接之后，它是不是要调用 pthread_create的函数创建一个子线程？是不是？那么在这个子线程里面是不是完成对什么呀？完成对这个客户端数据的收发啊?是不是这样的？好，那么这个里面咱们要求你改进的方向是什么呀？还记得吗？改进的方向。

是不是让你定义一个结构数组啊，然后这个结构体，这个数组里面的每一个元素是不是存放这个线程相关的信息啊？这个咱们就给你定义了一个结构体，这个结构体看一下这结构体是吧？其中第一个是cfd，这个是不是通信的文件描述符了，这个值从哪来的？谁给的？

是不是这个主线程调用accept返回的那个值吧？是不是这样？第二个index，这个你不用看，这个是这个是索引，我们这个数组是不是都有下标？ 01234 往后排，那这个就是那下标，待会告诉你这个干什么用的？好，第三个是线程id吧？第四个是不是客户端的地址吧？  是不是这样的？好，那么看一下这个函数怎么用？首先这里面我们进行了初始化，那么这个初始化是不是在一开始就初始化了？我们 把这个 cid 全部设置为- 1 了，那么意思是这是不是都是可用的？是不是这样的？因为一开始没有这个客户端的时候，是不是我们这个空间都是可用的啊？这个意思，

然后这个函数是干什么呢？你猜一下，findindex什么意思？是不是找一个空闲位置啊？他怎么找的？是不是在，是不是先循环？是不是整个循环？如果等于- 1  它是不是就 break 了，它返回的什么呀？同学们看返回的什么呀？数字下标，这个结构体数字下标，那么这儿来了，这玩意儿什么意思？如果找了一圈没找到，那意思是不是没有可用空间了？是不是这样的？好，这个好，咱们看一下这个在哪用？

监听完以后我们就在这儿进行了初始化，没问题吧，当然这个初始化是不是也放上面了？都行，当然你在他使用之前给他初始化了就可以了。

 接下来咱们看一下，那么这个主线程调用accept 接收了一个新的链接以后，接下来是不是又开始找位置了，是吧？同学们 叫findindex 找位置，返回一个什么呀？数组下标，能知道什么意思吗？返回一个数下标，当然他这做了一个判断，如果是没找到是不是就 close ，close 他之后是不是相当于拒绝这个服务了？知道什么意思吗？因为这个服务端的这个链接处是不是已满了？满了之后你可以给它关掉，这个是不是相当于拒绝服务？是吧？当然你这个你也可以在这什么呀？你也可以在这加个sleep，是不是？也可以？是不是等待有这个客户端退出吧？是不是这样的？关闭链接也行，好在这他找到一个空闲的位置以后，他是不是把这个c、f、 d 填在这个结构体的数组里面去了，能明白吗？我这个没打开，我看看，这是那个结构体吧，同学们是不是？这是那结构体数组，那么结构体数组里面是不是都有一个下标啊？ 012 是吧？是吧同学们 0123 等等这个函数的意思是不是返回一个可用的结构体元素的下标？嗯，那么一开始是不是返回0，一开始的话，那么这个i、d、 x 是不是等于就等于 0 啊？是不是？那么接下来是把这些值是不是填在这个里面去？能理解吗？就干这个事用的，那么你看一下我的这个 i d s 什么意思？看到没？是不是记录的就是这一块地址的那个什么呀？所以是不是下标位置啊？能理解吗？同学们，接着看。

好，这个是这块，这三个是不是相当于赋值啊？接下来是不是调用这个函数？调用pthread_create函数是不是创建一个子线程？嗯，这儿他是不是又把这个东西也赋过去了？看到没？ thread info i d s 点 thread 是不是也填到这个位置来了 index 0？能看懂吗？好，这是创建完成了，那么这个最后的话，他是不是要把什么呀？把这个结构体是不是传到那个线程执行函数里面去啊？嗯，那么接下来你就看一下这个线程的执行函数，那么这个执行函数很简单，是不是就是收发数据啊，就是收发数据？当然这个限制这个执行函数，是不是首先他要接收这个参数啊？是不是他是不是用了指针啊？同学们，大家想一下，我们这个使用这个结构体数组来保存这个链接的信息的话，意图是什么呀？还记得吗？

 本质上是这样的，本质上是不是有多个线程？如果你不这样干，是不是多个线程会共用同一块内存啊，还记得吗？咱们循环创建 5 个子线程，所以打印出去是几啊？5吧，我们后来怎么做的？是不是分开了？一个线程是不是只等于一块内存啊？我们这个意思是不是跟那意思一样啊？是不是要搞清楚这个？好，那接下来我把这个索引值打出来了，我打印索引值的目的是给你验证一下，我这个在执行的时候，我看一下这个找的这的位置是不是每次都不一样？知道什么意思吗？这是一个情况。

第二个情况是我如果说一个空间，我这一块内存空间腾出来了，下次再分配的时候应该是分配上了，能理解吗？这意思看一下这个里面是不是我们的这个解，我们的每一个元素。同学们，那么这个一开始用了，这都用了，那假如说后来这个对应的客户代链接给关掉了，下次你再分配空间的时候，是不是从这开始分配的啊？我给你打印的值呢？打印这个值的意思是不是这个？清楚什么意思吗？干这用的，别搞混了，好好接着看。

 那接下来这是不是打印这个客户单地址？是不是？其实你只要得到那块内存是不是你想打印什么都可以，是不是？

改 改 改

好，接下来然后是不是就抒发出去了？这一块是不是就一模一样了？当然对方关闭链接的话，对方关闭链接或你读一场的话，你还要记得要关闭这个什么呀？关闭这个通信的文件描述什么？同时是不是要把这个设置为-1？如果你不设置为- 1 会怎么样，对吧？嗯，那个是不是会浪费很多内存？是不是因为这个内，这块内存你用完了是不是记得释放出来？是不是要让后续的链接去使用它？这个思想一定有，最后这个紫阳退出是不是这样的？那这个我给你验证一下，这个验证一下，代码能看懂吗？同学们，代码我已经放到共享目录里面去了，你可以拿一下，你可你的比较一下到底是哪没写？对啊，这个跑起来，咱们看看这个监听起来没？竖起来了，连一下 n c 127. 18888 回事，再来一个 n c 127. 18888