Network IPC: Sockets(2)

1、Connection Establishment

(1)connect() (conenection-oriented才用：SOCK_STREAM, SOCK_SEQPACKET)

#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);
                Returns: 0 if OK, -1 on error

注：1、如果sockfd没有绑定到地址，那么connect会绑定一个默认地址

      2、SOCK_DGRAM也可以用connect，connect只是SOCK-DGRAM的一个优化替代，这样保证了目标地址用于发送和接收

(2)listen()

#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
           Returns: 0 if OK, -1 on error

backlog:暗示系统上进程上显著的连接数量，最大值SOMAXCONN，一旦队列满，系统会拒绝多余的连接请求

(3)accpet() retrieve 1个连接请求并转化成一个连接

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len);
      Returns: file(socket) descriptor if OK, -1 on error

注:1、可以把addr和len设置为NULL，这样可以接受任意客户端连接

    2、如果没有连接请求发生，accpet()会block直到有1个连接; 如果设置为nonblock mode，则返回-1并把errno设置为EAGAIN或EWOULDBLOCK

    3、server可以用poll或者select等待连接请求到来，这样即将到来的连接请求socket表现出似乎是可读的

2、Data Transfer

(1)send() 

#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags);
          Returns: number of bytes sent if OK, -1 on error

注：1、像fd的write， buf和nbytes同write

      2、flags

Flag	Description	POSIX.1	FreeBSD 5.2.1	linux 2.4.22	MAC OS X 10.3	Solaris 9
MSG_DONTROUTE	不要在local network之外路由包		★	★	★	★
MSG_DNOTWAIT	允许O_NONBLOCK		★	★	★
MSG_EOR	若协议支持，表示记录结束	★	★	★
MSG_OOB	若协议支持，发送out-of-band数据	★	★	★	★	★

     3、若协议支持message boudaries，如果发送的单个message大于协议支持的最大数值，send()会失败并把errno设置为EMSGSIZE; 而byte-stream协议则会等待整个数据都被传送完

(2) sendto()

#include <sys/socket.h>
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags, const struct sockaddr *destaddr, socklen_t destlen);
          Returns: number of bytes sent if OK, -1 on error

注：1、如果是个connection-oriented socket，那么目的地址忽略;而connectionless socket不能用send，除非之前有connect指定了，而用sendto

(3) sendmsg()

#include <sys/socket.h>
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
       Returns number of bytes sent if OK, -1 on error

像writev()函数

struct msghdr {
   void *msg_name; // optional address
   socklen_t msg_namelen; // address size in bytes
   struct iovec *msg_iov; // array of I/O buffers
   int msg_iovlen; // number of elements in array
   void *msg_control; // ancillary data
   socklen_t msg_controllen; // number of ancillary bytes
   int msg_flags; // flags for received message
   .
   .
   .
};

struct iovec

struct iovec {
   void *iov_base; // starting address of buffer
   size_t iov_len; // size of buffer;
};

(4) recv()

#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags);
         Returns: length of message in bytes,
0 if no messages are available and peer has done an orderly shutdown
                   -1 on error

注：1、像fd的read()

      2、flags

Flag	Description	POSIX.1	FreeBSD 5.2.1	Linux 2.4.22	MAC OS X 10.3	Solaris 9
MSG_OOB	若协议支持，接受out-of-band数据	★	★	★	★	★
MSG_PEEK	返回包裹内容without consuming packet	★	★	★	★	★
MSG_TRUNC	即使被truncated，也返回包裹的实际长度			★
MSG_WAITALL	等待直到所有数据可取(只对SOCK_STREAM)	★	★	★	★	★

   3、MSG_PEEK是预读取下一部分数据的意思

(5) recvfrom()

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *restrict buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict addrlen);
        Returns: length of message in bytes,
0 if no messages are available and peer has done an orderly shutdown
                  -1 on error

注：常用于connectionless sockets

(6)recvmsg() 

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

        Returns: length of message in bytes,
0 if no messages are available and peer has done an orderly  shutdown
                  -1 on error

注：1、接收数据进multiple buffers，类似readv，或者想接收ancillary 数据

      2、flags，

Flags	Description	POSIX.1	FreeBSD 5.2.1	Linux 2.4.22	MAC OS X 10.3	Solaris 9
MSG_CTRUNC	控制数据被truncated	★	★	★	★	★
MSG_DNOTWAIT	recvmsg在nonblocking模式			★		★
MSG_EOR	接收到记录结束	★	★	★	★	★
MSG_OOB	接收到out-of-band数据	★	★	★	★	★
MSG_TRUNC	普通数据被truncated	★	★	★	★	★