Socket 长连接（一）什么是socket，什么是Http，他们之间的区别。项目搭建的架构是什么样子的。相应架构层

背景：公司在线客服老代码多线程数据安全问题严重，以及层级之间互相调用，导致了严重的耦合。对项目进行相应的重构。

什么是socket，什么是Http，他们之间的区别。
项目搭建的架构是什么样子的。相应架构层级之间的关系。以及每一个层级之间的关系。
即时通讯的特性有哪些。如何保证这些特性的。用到了相应的什么技术。

今天第一篇就讨论socket ， HTTP 和 TCP 之间的关系。

说到socket，必不可少的我们要说到网络登记，各个模块。我们众所周知，网络层级有四层模型，和七层模型。

我这里直接说网络四层模型了。图形化可以参考这篇文章：blog.csdn.net/cc1949/arti…

到底有哪四层呢？应用层，传输层，会话层，链路层。一般的HTTP (超文本传输协议) 是在应用层的。而socket 则不是，socket传输层上面的一个套接字。

应用层：一般就是http 报文（其他一些协议，例如：邮件）
传输层：我们一般是拿来建立端口到端口的通信（比如进程和进程之间的）。
网络层：主机到主机。（在网络中确定）通过IP + Mac地址。
数据链路层：MAC地址。

了解Socket 之前要对相应的TCP 头了解

源端口号：占2字节

目标端口：占2字节

序号：每次发送数据都要打上一个记号，可以在目标端口那里收到数据后，按照一定顺序组装。

确认号：序号字段值的开始位置，通过计算收到的data得到相应的数据长度。然后用数据长度加上相应的一个序号。

**数据偏移：**占4个比特位，【0,15】。偏移的是4字节的倍数，所以【0，60】。

保留：暂时没用

URG: 紧急处理，收到之后一般不会加在缓冲区末尾，只会加在缓冲区前面。比如 control + c

ACK: 只有连接之后才有用，连接之后报文会将ACK 设置为 1。

PSH: 发送方希望尽快发送

RST: 复位，连接错误。当接受到rst ，会立即通知程序连接被复位。然后断开连接。

SYN: 连接建立的过程，用于同步序列号，告知对方自己的起始序列号。根据对方的序列号初始化自己的缓冲区起点。

FIN: 用于表示数据发送完毕，等待关闭连接

窗口： 发送报文方，能够接受的字节数。

上面基本傻姑娘就是TCP 头的一些重要信息。

TCP 的特性是啥？

一般有下面几个特性，面向连接，可靠，无差错，顺序性，面向字节流。

建立连接： 建立一定的数据结构，来维护双方交互的状态，保证连接的特性。（至于什么样的数据结构，先挖个坑，以后埋）
连接： 两端数据结构的协同，能够对的上就是连接着的。对不上，就是断开。
可靠： 数据结构在点名。
顺序性： 数据结构在排名。
面向数据流： 按顺序捏成一个数据流，发送给应用层。

大概知道TCP 了之后，紧接着就是想知道Socket 到底是啥呢？

Socket 是套接字，不属于网络分层结构，但是我们可以把它理解成用户态和操作系统内核态的一个必须要经过的一个转接口。

既然是一个转接口，那么我们如何用这个转接口呢？从iOS 的角度看:

struct sockaddr_in6 {
	__uint8_t       sin6_len;       /* length of this struct(sa_family_t) */
	sa_family_t     sin6_family;    /* AF_INET6 (sa_family_t) */
	in_port_t       sin6_port;      /* Transport layer port # (in_port_t) */
	__uint32_t      sin6_flowinfo;  /* IP6 flow information */
	struct in6_addr sin6_addr;      /* IP6 address */
	__uint32_t      sin6_scope_id;  /* scope zone index */
};

从上面的数据接口我们应该能够找到一下比较重要的：比如 family , port , addr 。一般其他语言相应的也会有一些结构体，让咱们使用，但是肯定少不了这三个要素。我们从连接socket 的函数也能看出来。

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

针对TCP 层进行编程

我们调用Connect()函数进行连接。
紧接着进行三次握手。(完成连接)

我们通过 connect() 函数连接，然后经过TCP 的三次握手，

image-20200521155744174.png

应用层是不需要进行参与的。这个时候socket 我们就就建立了。

还记得开文提出的socket 和 http 的区别吗，他们之间不能说区别，倒是可以说一说关系，这是一个坑点。我们用的http 是应用层的，那么我们在应用层完成报文后，是通过socket 抛送给应用层。这里倒是可以说的通一点。

补充

connect 函数详解
```
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
```
- sockfd 是socket 的一个编号，系统中我们创建一个socket 然后返回一个编号，我们可以通过这个编号拿到相应的socket。我们可以通过如下函数进行创建。
```
 int socketFD = socket(family, SOCK_STREAM, 0);
```
- socketaddr 是一个包含host ，port 的一个结构体
- 数据长度

socketAddr 结构体是啥样？

struct sockaddr {//16
	__uint8_t       sa_len;         /* total length */
	sa_family_t     sa_family;      /* [XSI] address family */
	char            sa_data[14];    /* [XSI] addr value (actually larger) */
};

sockaddr_in

struct sockaddr_in {//16
	__uint8_t       sin_len; // 1
	sa_family_t     sin_family; //1
	in_port_t       sin_port; //2
	struct  in_addr sin_addr; //4
	char            sin_zero[8];//8
};

struct sockaddr_in6 {//16
	__uint8_t       sin6_len; //1      /* length of this struct(sa_family_t) */
	sa_family_t     sin6_family; //1   /* AF_INET6 (sa_family_t) */
	in_port_t       sin6_port;//2      /* Transport layer port # (in_port_t) */
	__uint32_t      sin6_flowinfo;//4  /* IP6 flow information */
	struct in6_addr sin6_addr;//4      /* IP6 address */
	__uint32_t      sin6_scope_id;//4  /* scope zone index */
};

最后会传入这样一个结构体给到底部。上面的结构体可以相互转化。

iOS 的同学可看

/*
 * Address families.
 */
#define AF_UNSPEC       0               /* unspecified */
#define AF_UNIX         1               /* local to host (pipes) */
#if !defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE)
#define AF_LOCAL        AF_UNIX         /* backward compatibility */
#endif  /* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */
#define AF_INET         2               /* internetwork: UDP, TCP, etc. */
#if !defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE)
#define AF_IMPLINK      3               /* arpanet imp addresses */
#define AF_PUP          4               /* pup protocols: e.g. BSP */
#define AF_CHAOS        5               /* mit CHAOS protocols */
#define AF_NS           6               /* XEROX NS protocols */
#define AF_ISO          7               /* ISO protocols */
#define AF_OSI          AF_ISO
#define AF_ECMA         8               /* European computer manufacturers */
#define AF_DATAKIT      9               /* datakit protocols */
#define AF_CCITT        10              /* CCITT protocols, X.25 etc */
#define AF_SNA          11              /* IBM SNA */
#define AF_DECnet       12              /* DECnet */
#define AF_DLI          13              /* DEC Direct data link interface */
#define AF_LAT          14              /* LAT */
#define AF_HYLINK       15              /* NSC Hyperchannel */
#define AF_APPLETALK    16              /* Apple Talk */
#define AF_ROUTE        17              /* Internal Routing Protocol */
#define AF_LINK         18              /* Link layer interface */
#define pseudo_AF_XTP   19              /* eXpress Transfer Protocol (no AF) */
#define AF_COIP         20              /* connection-oriented IP, aka ST II */
#define AF_CNT          21              /* Computer Network Technology */
#define pseudo_AF_RTIP  22              /* Help Identify RTIP packets */
#define AF_IPX          23              /* Novell Internet Protocol */
#define AF_SIP          24              /* Simple Internet Protocol */
#define pseudo_AF_PIP   25              /* Help Identify PIP packets */
#define AF_NDRV         27              /* Network Driver 'raw' access */
#define AF_ISDN         28              /* Integrated Services Digital Network */
#define AF_E164         AF_ISDN         /* CCITT E.164 recommendation */
#define pseudo_AF_KEY   29              /* Internal key-management function */
#endif  /* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */
#define AF_INET6        30              /* IPv6 */
#if !defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE)
#define AF_NATM         31              /* native ATM access */
#define AF_SYSTEM       32              /* Kernel event messages */
#define AF_NETBIOS      33              /* NetBIOS */
#define AF_PPP          34              /* PPP communication protocol */
#define pseudo_AF_HDRCMPLT 35           /* Used by BPF to not rewrite headers
	                                 *  in interface output routine */
#define AF_RESERVED_36  36              /* Reserved for internal usage */
#define AF_IEEE80211    37              /* IEEE 802.11 protocol */
#define AF_UTUN         38
#define AF_MAX          40
#endif  /* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */

/*
 * Option flags per-socket.
 */
#define SO_DEBUG        0x0001          /* turn on debugging info recording */
#define SO_ACCEPTCONN   0x0002          /* socket has had listen() */
#define SO_REUSEADDR    0x0004          /* allow local address reuse */
#define SO_KEEPALIVE    0x0008          /* keep connections alive */
#define SO_DONTROUTE    0x0010          /* just use interface addresses */
#define SO_BROADCAST    0x0020          /* permit sending of broadcast msgs */
#if !defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE)
#define SO_USELOOPBACK  0x0040          /* bypass hardware when possible */
#define SO_LINGER       0x0080          /* linger on close if data present (in ticks) */
#else
#define SO_LINGER       0x1080          /* linger on close if data present (in seconds) */
#endif  /* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */
#define SO_OOBINLINE    0x0100          /* leave received OOB data in line */
#if !defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE)
#define SO_REUSEPORT    0x0200          /* allow local address & port reuse */
#define SO_TIMESTAMP    0x0400          /* timestamp received dgram traffic */
#define SO_TIMESTAMP_MONOTONIC  0x0800  /* Monotonically increasing timestamp on rcvd dgram */
#ifndef __APPLE__
#define SO_ACCEPTFILTER 0x1000          /* there is an accept filter */
#else
#define SO_DONTTRUNC    0x2000          /* APPLE: Retain unread data */
                                        /*  (ATOMIC proto) */
#define SO_WANTMORE     0x4000          /* APPLE: Give hint when more data ready */
#define SO_WANTOOBFLAG  0x8000          /* APPLE: Want OOB in MSG_FLAG on receive */

Socket 长连接 （一）