§7.2 套接字API调用

本节我们将为大家介绍套接字的主要API调用的功能和接口描述。

一、创建套接字 result=socket（pf，type，protocol）

其中，pf为协议族（protocol family）。套接字并不局限于使用TCP/IP，而是可以支持各种协议族。当前的协议族包括TCP/IP互联网（PF_INET）、Xerox公司的PUP互联网（PF_PUP）、Apple公司的AppleTalk网络（PF_APPLETALK）和UNIX文件系统（PF_UNIX）。

type为制定所需的通信类型。包括可靠数据流交付服务（SOCK_STREAM）和无连接数据报交付服务（SOCK_DGRAM）和允许有特权的用户访问网络底层协议和网络接口的原始类型（SOCK_RAW）。

二、套接字的继承和终止 close（socket）

操作系统创建子进程时，子进程将继承父进程打开的套接字。父子进程拥有对该套接字同样的访问权，并且能共享访问套接字。系统对每个套接字的引用进行计数，每增加一个进程访问套接字，则计数加1。当进程完成对套接字的使用时，对套接字的使用调用close进行关闭。close调用将减少套接字的引用计数，并在计数值为0时删除套接字。

三、绑定本地地址 bind（socket，localaddr，addrlen）

以上系统调用的参数中，socket为绑定的套接字描述符。Localaddr为绑定的本地地址的结构，如下图所示。参数addrlen是指定地址长度的整数，以八位组为单位。

一个套接字创建时，并未与任何一个本地或目的地址关联。因此，需要有一种机制将套接字与某个网络地址进行绑定，以便进行传输。套接字在绑定网络地址时，不同协议可能具有不同含义。对TCP/IP协议，绑定的内容包括IP地址和端口号，如下图所示。

四、将套接字连接到目的地址 connect（socket，destaddr，addrlen）

初始创建的套接字处于一种未连接的状态，即套接字未与任何外地目的地址关联。系统调用connect将套接字关联到一个永久的目的地址，从而让套接字进入已连接状态。应用程序在进行可靠数据流传输时，必须调用connect建立一个连接。

系统调用参数socket为绑定的套接字描述符。destaddr为目的地址的结构。参数addrlen是指定地址长度的整数，以八位组为单位。

五、通过套接字发送数据

在套接字建立之后，应用程序就可以通过系统调用使用套接字传输数据。有五个系统调用用于传输数据，它们分别是：send、sendto、sendmsg、write和writev。其中send、write和writev只用于已经建立连接的套接字，它们在调用时，不需要，也不允许指定目的地址。

六、通过套接字接收数据

与五个传输数据的系统调用相对应，套接字API也为接收数据提供了五个系统调用。他们分别是：recv、recvfrom、recvmsg、read和readv。

七、获得本地和远程套接字地址

1、进程可以调用getpeername来获得套接字连接的目的方的地址，调用格式如下：

getpeername（socket，destaddr，addrlen）

2、进程也可以通过getsockname获得套接字连接的本地地址，调用格式如下：

getsockname（socket，localaddr，addrlen）

八、获得并设置套接字选项

应用程序可以控制套接字的机制。比如设置超时参数，控制缓冲区空间的分配，控制是否允许发送广播，或者控制带外数据的处理等。应用程序可以通过setsockopt设置相应的选项，也可以通过getsockopt获取当前的设置情况。

设置调用的格式如下：

setsockopt（socket，level，optionid，optionval，length）

获取调用的格式如下：

getsockopt（socket，level，optionid，optionval，length）

九、指明服务器的队列长度

服务器进程在处理一个请求的时候需要消耗一些时间，在此期间可能系统又有新的请求到来。为了避免协议拒绝或丢弃传入的请求，服务器必须告诉底层协议软件，它希望让来不及处理的请求排队等待。

系统调用listen提供了服务器在一个套接字上等待接收一个请求传入的机制，同时也允许应用程序通过listen调用通知协议软件允许多少请求排队。系统调用的格式为：

listen（socket，qlength）

如果系统请求的队列已满，额外的请求将被丢弃。该系统调用仅用于可靠数据流交付服务的套接字。

十、服务器如何接收连接

服务器进程使用系统调用socket、bind和listen创建一个套接字，将它绑定到熟知端口，并指定连接请求的排队长度。但是套接字并没有连接到外部目的地址，而是处于一种等待状态，准备接收来自任意客户的连接请求。它使用系统调用accept进入阻塞，直到到达一个连接请求。该调用的格式如下：

newsock=accept（socket，addr，addrlen）

其中socket为等待连接的套接字描述符；参数addr是存放地址信息的结构指针；参数addrlen是一个整数的指针，返回地址的长度。

当一个请求到达时，系统将请求方的地址信息填入addr，并通过addrlen表示其长度。之后，系统创建一个新的套接字，该套接字的目的地址连接到请求方，并返回新的套接字的描述符给newsock。原来的套接字仍然保持等待状态，以便继续接收其他的请求。

以上介绍了套接字的一些主要系统调用，还有一些系统调用在教材中有相应的描述。有兴趣的同学可以详细阅读参考教材中的内容。