該系列文章總綱連結：專題分綱目錄 LinuxC 系統程式設計
本章節思維導圖如下所示（思維導圖會持續疊代）：
第一層：
第二層：
1 套接字概念
linux使用套接字進行程序間的通信；通過套接字，其他程序的位置對于應用程式來講是透明的；套接字代表通信的端點，必須保證2個端點各有一個套接字才可以。套接字的通信過程如下：
套接字實作了一層抽象，讓使用者感覺在操作檔案一樣。抽象過程如下：
2 準備工作
2.1 位元組序
在網絡環境中，程序間通信是跨主機的，是以就有了位元組序不統一的問題。為解決這個問題，網絡協定提供一種位元組序，當跨主機的兩個程序進行通信時，先将需要傳輸的資料轉換成網絡位元組序，待接收方接收資料後，将其轉換為本機的位元組序。位元組序轉換流程如下：
linux環境下使用4個函數進行位元組序的轉換，函數原型如下：
詳細見linux函數參考手冊。網絡位元組序就是大端位元組序，但是網絡的情況是複雜的，為了保證代碼的可移植性，不論在哪種位元組序的主機上都要做位元組轉換處理。
2.2 位址格式
網絡環境中每台計算機都有一個IP位址。(對于IPv4協定來講，是一個32位無符号整數；對于IPv6協定來講，是一個128位無符号整數)。linux中使用in_addr結構表示一個IP位址，結構定義如下：
當确定了目标機後，還需要通過端口号來确定主機中哪個程序需要通信(每個程序對應一個16位的端口号)。是以，在網絡中，一個IP位址與一個端口号連在一起就可以确定一台主機的一個程序。當唯一的兩點已經确認後，通信就開始了。linux中位址結構的定義如下：
結構socketaddr_in與socketaddr等長，是以可以很容易地互相轉換。
2.3 位址形式轉換
IP位址是以二進制的形式存儲在位址結構中的，直接觀察有些不便，用點分十進制(xxx.xxx.xxx.xxx)表示才直覺。linux下提供的IP位址轉換函數如下：
詳細見linux函數參考手冊。
2.4 獲得主機資訊
一台主機和網絡相關的資訊一般存放在系統中的某個檔案裡(例如/etc/hosts),使用者可以通過系統函數讀取檔案上的内容，在linux下使用gethostent函數讀取和主機有關的資訊：
詳細見linux函數參考手冊。其中，hostent結構體的定義如下：
注意：調用gethostent兩次，則第一次host指針指向的緩沖區内容會被沖掉。
2.5 位址映射
對于使用者而言，套接字的位址結構資訊是不必要的，使用者隻需傳遞一個sockaddr_in位址結構的位址，之後由系統來填充其中的内容即可。網絡環境中的伺服器需要提供一個唯一位址的IP和主機名(域名)；對于大部分伺服器來講，用戶端不知道其IP位址，但知道其域名。DNS可以将域名轉換為IP位址，轉換過程如下：
轉換後的IP位址和端口号存儲在addr_info資訊結構中。linux下提供一個函數，即根據伺服器的域名和服務名稱即可得到伺服器的IP位址和端口号；并将其填寫到一個sockaddr_in位址結構中，該函數内部通路了DNS伺服器，進而得到需要通路主機的IP号和端口号，函數原型如下：
詳細見linux函數參考手冊。
3 套接字基礎程式設計
套接字技術對大部分通信細節做了隐藏，使得操作類似于檔案，也正因為這樣，是以很多檔案操作函數也可以用在套接字上。(linux将裝置抽象為檔案的政策使得程式設計簡單很多)
3.1 建立和銷毀套接字描述符
linux環境下建立一個套接字和取消一個套接字的函數原型如下：
詳細見linux函數參考手冊。
3.2 位址綁定
建立一個套接字以後需要綁定位址的套接字才能夠進行通信。linux下使用bind函數将一個套接字綁定在一個位址上，函數原型如下：
詳細見linux函數參考手冊。注意：sockaddr_in結構中不能指定協定為IPv6，即通信域不能指定為AF_INET6。其中，第二個參數在實際當中需要先對參數進行初始化，過程如下：
3.3 建立一個連接配接
在綁定一個套接字後，用戶端就可以建立一個連接配接，對于面向服務的套接字類型，必須指定；對于無連接配接服務，這一步是沒有必要的。linux環境下使用connect函數建立一個主動建立一個連接配接，函數原型如下：
詳細見linux函數參考手冊。注意：對于網絡而言，應用程式一定要能處理連接配接時可能發生的錯誤；失敗原因有很多，一旦失敗就要考慮重新嘗試，不過嘗試一般都需要有一段時間的延遲，以保證網絡有時間自動恢複。
使用connect函數的機制如圖所示：
用戶端建立一個連接配接，伺服器端就要監聽并接受這樣一個連接配接，進而對其進行處理，linux下使用的listen函數監聽用戶端的連接配接請求；使用accept函數接受一個連接配接的請求，函數原型如下：
詳細見linux函數參考手冊。注意：對于套接字描述符，不可使用lseek函數對其進行重定位。
3.4 使用檔案讀寫函數讀寫套接字
在網絡中使用read/write函數容易出現問題，原因如下：
延時問題：對于本地檔案夾，位元組流在本地傳輸的延時可以忽略不計，但是在網絡中傳輸的時間可能會很長；是以會造成I/O的阻塞；解決方法隻能是非阻塞/使用多路I/O。
網絡應用程式要能夠處理因為中斷/網絡連接配接問題造成的讀寫操作異常傳回，但是這樣會讓程式變得更阿基複雜和不好控制。
注意：close函數在網絡環境下出錯的原因并不是檔案本身的問題，而是由于“緩輸出”導緻了異常；write函數隻是将要寫入檔案的内容放到緩存中，真正寫到外存上是需要時間的，對于本地檔案，幾乎不會出錯，但是在網絡環境下，出錯的機率就大了；是以，在網絡環境下，調用write函數并不能保證檔案内已經準确到達對端。
3.5 面向連接配接的資料傳輸
linux環境下用read/write函數進行網絡通信很容易出問題，但是linux下有專門用于面向連接配接的套接字的函數，這兩個函數分别是send和recv，其函數原型如下：
3.6 面向連接配接的最簡單伺服器端與用戶端流程
@1 伺服器端執行流程(僞代碼)如下：
@2 用戶端執行流程(僞代碼)如下：
注意：
在實際當中，如果不知道伺服器的IP位址，可以使用getaddrinfo函數，通過DNS伺服器将伺服器的域名轉換為伺服器主機的IP;如果連域名也不知道，那就無法通信。
對于一般可間的區域網路，伺服器和用戶端大都屬于一個使用者組，其IP位址是互相可見的；但是對于網際網路環境中，伺服器的IP往往是對客戶隐藏的。
3.7 面向無連接配接的資料傳輸
用于面向無連接配接套接字的讀寫函數要複雜一點，由于沒有建立一個連接配接，是以每次發送資料的過程都要明确指出該資料包的目的位址；在接收資料包時，接收程序可以得到發送該資料包的位址。linux環境下提供專門對無連接配接套接字進行讀寫的函數，分别是sendto和recvfrom函數，函數原型如下：
3.8 面向無連接配接的最簡單伺服器端與用戶端流程
@1 伺服器端執行流程(僞代碼)如下：
@2 用戶端執行流程(僞代碼)如下：
4 非阻塞套接字
當程序需要對套接字進行讀寫操作，而套接字的資料尚未準備好，則進行讀寫套接字操作的函數将會阻塞，使程序進入休眠狀态等待，其後面的操作也就無法進行了，非阻塞I/O将解決這種問題。由于套接字屬于一種特殊的檔案，是以，可以使用更改檔案阻塞的方式來修改套接字的阻塞狀态。在伺服器端執行流程(僞代碼)如下：
非阻塞網絡應用程式的用戶端流程與之前的可以一緻，也可以将其做成輸入阻塞，以便于驗證服務端的正确性。