前言

本文首先通过打电话的例子，介绍了Socket的含义，然后讲述了它建立连接的过程，由此引出TCP/IP和Socket的关系，最后介绍了Socket的读写缓存区和文件描述符。

1、介绍

在理解什么是socket之前，我们举一个生活中常见的例子，打电话。我想要给女朋友打电话，首先我要拨通女朋友的电话号码，经过无线电传输，对方手机收到到我打的电话信号并发出电话铃声，最后女朋友点击接听键，一次电话连线就完成了。连线成功后，你可以对女朋友说话，女朋友也可以对你说话。这个过程就和socket连接非常像

如果有计算机A想要和计算机B通过网络进行通信，那么计算机A中必须要有一个socket，计算机B也要有一个socket，这两个socket一旦进行连接，计算机A就能向计算机B发送接收数据，计算机B也能向计算机A发送接收数据了。计算机A向计算机B发送数据，就会用到SocketA的OutputStream，计算机A接收计算机B的数据，就会用到Socket的InputStream。

1.1、官方解释

在oracle官方文档中有对socket的详细解释，相信看了我上面的解说，就能更好的理解了

A socket is one endpoint of a two-way communication link between two programs running on the network. A socket is bound to a port number so that the TCP layer can identify the application that data is destined to be sent to.

中文翻译是，网络中运行的两个程序，他们建立起了一个能够使双方互相通信的链接，一个socket就是这个链接的一个末端。一个socket绑定一个端口，这样使得TCP传输层能够知道数据传送的目的地。

2、建立连接的过程

首先服务器（server）上有一个socket绑定了80端口（80端口是为HTTP超文本传输协议开放的端口），服务器会一直等待，直到有客户端（client）向服务端发送了连接请求

client会把自己的ip和端口信息告诉server，这样server就会在本地开启一个与client同端口号的端口，并创建一个新的socket，保证80端口的socket能够继续监听其他的连接

这样一对socket就建立完成了，客户端与服务端就能通过socket进行数据的发送和读取了。

3、TCP/IP和Socket的关系

TCP/IP, or the Transmission Control Protocol/Internet Protocol, is a suite of communication protocols used to interconnect network devices on the internet.

TCP/IP也叫做传输控制协议/网络协议，它是一套用来连接互联网上网络设备的协议。那么什么是协议呢？通俗的来说，协议就好比是交通规则，它规划公路上的汽车司机怎么走，它是一套规范。TCP/IP协议就是一套互联网间数据传输的规范。

说了这么多，那socket在哪里呢？ 从图中可以看出，Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口（API）。我们所说的TCP/IP网站栈是在操作系统内核实现的，而Socket就是操作系统内核提供给应用层的一系列接口，Socket封装了TCP/IP，要使用TCP/IP来发送数据，就调用Socket的OutputStream，要使用TCP/IP接收数据，就调用Socket的InputStream，现在大家应该对TCP/IP与Socket的关系有所了解了吧。

4、Socket的读写缓存区

现在计算机A与计算机B建立了Socket连接，这时候计算机A要发送数据给计算机B，是不是直接就发送过去了呢，答案是NO，Socket发送数据首先需要经过Socket的读写缓冲区，我们现在来了解一下Socket的读写缓冲区

首先我们必须要搞清楚数据发送的流程，用户态的数据，要想发送到互联网上，必须先把数据拷贝到内核态，由内核态帮我们把数据发送出去。 因此，计算机每创建一个socket，cpu就会在内存中为它分配一对读写缓冲区，读写缓冲区在内核态，它的大小不随数据大小而改变。

计算机A想发数据到计算机B，首先计算机A把用户态的数据拷贝到内核态的输出缓冲区，再由把输出缓冲区的数据通过互联网发送到计算机B的输入缓冲区，计算机B把输入缓冲区的数据拷贝到用户态，就完成了一次数据的发送和接收。

由于数据缓冲区的大小有限，如果数据缓冲区里有数据没有发送出去，用户态这时候又有其他数据要发送，数据缓冲区的空间就不够用了，就会造成一系列问题。如果计算机B要接收数据，而一直没有收到计算机A发送过来的数据，导致输入缓冲区一直为空，也会造成问题。

对于上面这些存在的问题，linux有5中解决方案，这就是linux的5大IO模型。

在了解IO模型之前，我们还需要知道什么是文件描述符。

5、文件描述符（fd）

文件描述符（file descriptor）是操作系统内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，用于替代被打开的文件

在linux操作系统中，每一个进程中都有一个文件描述符表，它是一个指针数组，系统默认初始化了数组的前3位。第0位指向标准的输入流（一般是键盘），第1位指向标准的输出流（一般是显示器），第2位指向标准的错误流（一般是也显示器）。

现在如果有一个进程中只打开了一个 hello.txt 文件,那么这个进程的文件描述符表的第3位就是指向这个 hello.txt 的指针。之后如果该进程创建了一个socket，那么这个文件描述符表的第4位就是指向这个socket的指针，因为在linux中一切皆文件，socket也是一个文件。我们所说的文件描述符就是进程中这个数组的下标，因此他也可以说是一个索引