IPC之套接字

IPC（Inter-Process Communication，進程間通信）實現方式

　　1）管道：

　　　　- 管道是一種半雙工的通信方式，數據只能單向流動，而且只能在具有親緣關係的進程之間使用（進程的親緣關係通常是指父子進程關係）
　　2）有名管道（FIFO）：
　　　　- 有名管道也是半雙工的通信方式，但是允許在沒有親緣關係的進程之間使用，管道是先進先出的通信方式
　　3）信號量：
　　　　- 信號量是一個計數器，可以用來控制多個進程對共用資源的訪問
　　　　- 它常作為一種鎖機制，防止某進程正在訪問共用資源時，其他進程也訪問該資源
　　　　- 因此，主要作為進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段
　　4）消息隊列：
　　　　- 消息隊列是有消息的鏈表，存放在內核中，並由消息隊列標識符標識
　　　　- 消息隊列剋服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式位元組流以及緩衝區大小受限等缺點
　　5）信號 ( Sinal ) ：
　　　　- 信號是一種比較複雜的通信方式，用於通知接收進程某個事件已經發生
　　6）共用記憶體( Shared Memory) ：
　　　　- 共用記憶體就是映射一段能被其他進程所訪問的記憶體，這段共用記憶體由一個進程創建，但多個進程都可以訪問
　　　　- 共用記憶體是最快的IPC實現機制，它是針對其它進程間通信方式運行效率低而專門設計的
　　　　- 往往與其他通信機制（如信號量）配合使用，來實現進程間的同步和通信
　　7）套接字( Socket ) ：
　　　　- 套接字也是一種進程間通信機制，與其他通信機制不同的是，它可用於不同機器間的進程通信

套接字通信

1、基本介紹
　　1）網路上的兩個進程通過一個雙向的通信連接實現數據交換，這個連接的一端就是一個套接字
　　2）其目的就是：允許位於同一主機或不同主機上的不同進程之間進行通信，以實現數據交換
　　3）套接字本質是通過編程介面（API）對TCP/IP的封裝，TCP/IP也要提供可供程式員做網路開發所用的介面，這就是 Socket API
　　4）HTTP協議可以理解為轎車，其提供了封裝或者顯示數據的具體形式；Socket可以理解為發動機，提供了網路通信的能力
　　5）進程使用埠需要向內核申請註冊，內核通過【套接字、埠】標記進程
　　6）相關鏈接：https://www.linuxprobe.com/socket-agreement-overview.html?comefrom=http://blogread.cn/news/
　　7）相關圖示：

2、套接字類型
　　1）根據其使用的傳輸層協議不同：
　　　　- SOCK_STREAM：TCP套接字，使用TCP埠
　　　　- SOCK_DGRAM：UDP套接字，使用UDP埠
　　　　- SOCK_RAM：RAM套接字，裸套接字，不使用TCP埠或UDP埠，直接將IP報文封裝後傳輸給目標主機
　　2）根據其使用的地址不同，可分為多個 Socket Domain：
　　　　- AF_INET：使用IPV4地址，AF（Address Family）
　　　　- AF_INET6 ：使用IPV6地址
　　　　- AF_UNIX：同一主機上的不同進程間進行通信時使用此類，效率更高，不占用TCP/IP協議棧，不需要解封裝

3、深入瞭解
　　1）對於TCP、UDP套接字來說，一個IP地址擁有65536（0~65535）個埠（TCP協議頭部使用16位來保存埠號）
　　2）0埠是保留埠，無論是TCP還是UDP都是不能使用的，可以監聽於0埠，但內核會在bind時，指定一個隨機可用埠來監聽
　　3）多個客戶端通過某一隨機埠與服務端的指定監聽埠建立套接字，服務端僅需使用一個套接字即可，但是連接需要用文件描述符來標識，雖然不受套接字數量的限制，但會受到文件描述符數量的限制
　　4）此外，如果服務端以反向代理方式工作時，雖然其僅需使用一個套接字就可以與多個客戶端建立連接，但是其還要與後端節點建立連接，如果通過TCP、UDP套接字與後端節點通信，則會受到套接字的數量限制
　　5）相關鏈接
　　　　- http://www.360doc.com/content/14/0606/16/3300331_384326124.shtml
　　　　- https://mp.weixin.qq.com/s/vaURXrvafNBzBxmEiuaGOQ

4、SocketAPI（封裝了內核中的套接字通信相關的系統調用）
　　1）介紹：
　　　　- socket()：創建一個套接字
　　　　- bind()：將套接字和進程綁定在一起（即使用）
　　　　- listen()：監聽在套接字上
　　　　- accept()：接收請求
　　　　- connect()：請求建立連接（一般是客戶端請求）
　　　　- write()：發送數據（向此套接字寫入數據也就會發送至對端套接字）
　　　　- read()：接收數據
　　　　- close()：請求關閉連接
　　2）圖示：