什么是socket
socket是一种操作系统提供的进程间通信机制。
在操作系统中，通常会为应用程序提供一组应用程序接口（API），称为套接字接口（socket API）。应用程序可以通过套接字接口，来使用网络套接字，以进行数据交换。
在套接字接口中，以IP地址及通信端口组成套接字地址。远程的套接字地址，以及本地的套接字地址完成连接后，再加上使用的协议，这个五元组，作为套接字对，之后就可以彼此交换数据。
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。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
说白了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。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
这些接口的实现都是内核来完成。
0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误输出。
网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。
在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器（Client/Server, C/S）模式，即客户向服务器发出服务请求，服务器接收到请求后，提供相应的服务。
（1）客户与服务器进程的作用是非对称的，因此代码不同。
（2）服务器进程一般是先启动的。只要系统运行，该服务进程一直存在，直到正常或强迫终止。
服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。
在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。
客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。
创建套接字
int socket(int domain, int type, int protocol);//返回sockfddomain 用于指定创建套接字所使用的协议族
协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址
AF_INET(IPV4 协议)
AF_INET6(IPV6协议)
AF_UNIX 只在本机内通信的套接字
type：指定socket类型。
SOCK_STREAM：创建TCP流套接字。提供面向连接的稳定数据传输
SOCK_DGRAM：创建UDP数据报套接字。使用不连续不可靠的数据包连接。
SOCK_RAW：创建原始套接字。提供原始网络协议存取。
SOCK_PACKET：与网络驱动程序直接通信。
SOCK_SEQPACKET：提供连续可靠的数据包连接。
SOCK_RDM： 提供可靠的数据包连接
protocol：故名思意，就是指定协议。通常设为0,通过参数domain指定的协议族和参数type指定套接字类型来确定参数。当创建原始套接字，系统无法惟一的协议，这时候就要使用该参数来指定协议。
建立连接
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字，第二参数为服务器的socket地址，第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与服务器的连接。
绑定套接字
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。
addrlen：对应的是地址的长度。
通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。
在套接字上监听
int listen(int sockfd, int backlog);listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。
接受连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); 参数sockfd就是监听套接字，这个套接字用来监听一个端口，当有一个客户与服务器连接时，它使用这个一个端口号，而此时这个端口号正与这个套接字关联。当然客户不知道套接字这些细节，它只知道一个地址和一个端口号。
这是一个结果参数，它用来接受一个返回值，这返回值指定客户端的地址，当然这个地址是通过某个地址结构来描述的，用户应该知道这一个什么样的地址结构。如果对客户的地址不感兴趣，那么可以把这个值设置为NULL。
如同大家所认为的，它也是结果的参数，用来接受上述addr的结构的大小的，它指明addr结构所占有的字节个数。同样的，它也可以被设置为NULL。
如果accept成功返回，则服务器与客户已经正确建立连接了，此时服务器通过accept返回的套接字来完成与客户的通信。
accept默认会阻塞进程，直到有一个客户连接建立后返回，它返回的是一个新可用的套接字，这个套接字是连接套接字。
此时我们需要区分两种套接字，
监听套接字: 监听套接字正如accept的参数sockfd，它是监听套接字，在调用listen函数之后，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字(监听套接字)
连接套接字：一个套接字会从主动连接的套接字变身为一个监听套接字；而accept函数返回的是已连接socket描述字(一个连接套接字)，它代表着一个网络已经存在的点点连接。
一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。
TCP套接字的数据传输
发送
ssize_t send(int s , const void *msg , size_t len , int flags);函数send只能对处于连接状态的套接字使用，参数s为已建立好连接的套接字描述符，即accept的返回值。参数msg指向存放待发送数据的缓冲区，参数len为待发送数据的长度。
flags为控制选项，一般设为0或取以下值。
MSG_OOB:在指定套接字上发送外带数据，该类型的套接字必须支持外带数据。
MSG_DONTROUTE:通过最直接的路径发送数据，而忽略下层协议的路由设置。
发送的数据太长而不能发送时，将出现错误，errno为EMSGSIZE;如果要发送的数据长度大于该套接字的缓冲区剩余空间大小时，send一般会被阻塞，如果该套接字为非阻塞方式，则此时立即返回-1并将errno设为EAGAIN
执行成功返回实际发送数据的字节数，出错则返回-1
注意 :执行成功只是说明数据写入套接字的缓冲区中，并不表示数据已经通过网络发送到目的地。
接收
ssize_t recv(int s , void *buf , size_t len , int flags);从参数s所指定的套接字描述符（必须是面向连接的套接字）上接收数据并保存到参数buf所指定的缓冲区，参数len则为缓冲区的长度。
参数flags为控制选项，一般设置为0或取以下值：
MSG_OOB:请求接受外带数据
MSG_PEEK:只查看数据而不读出
MSG_WAITALL:只在接受缓冲区满时才返回
如果一个数据包太长以至于缓冲区无法放下时，剩余部分的数据有可能被丢弃(根据套接字的类型)。如果在指定的套接字上无数据到达时，recv被阻塞，如果该套接字为非阻塞方式，则立即返回-1并将errno设置为EAGAIN。recv接受到数据就返回，不会等到接受到参数len指定的长度才返回。
执行成功返回实际接收数据的字节数，出错则返回-1
UDP套接字的数据传输
发送
ssize_t sendto(int s, const void *msg,size_t len,int flags,const struct sockaddr *to,socklen_t tolen);和send差不多，sendto不需要套接字处于连接状态，常用来发送UDP数据。要指定数据目的地址和目的地址的长度。
接收
ssize_t recvfrom(int s, void *buf, size_t len,int flags,struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen);用来接收UDP数据，需要指定源地址和源地址长度。
关闭
int close(int fd);关闭一个套接字描述符，该描述字不能再由调用进程使用，也就是说不能再作为read或write的第一个参数。
int shutdown(int s,int how);与close类似，但是功能更强大，可以对套接字的关闭进行一些更细致的控制，它允许对套接字进行单向关闭或者全部禁止。
SHUT_RD:读通道关闭，进程将不能再接收任何数据，接受缓冲区还未被读取的数据也将被丢弃，但仍然可以在该套接字上发送数据。
SHUT_WR:写通道关闭，进程将不能再发送任何数据，发送缓冲区还未被发送的数据也将被丢弃，但仍然可以在该套接字上接收数据。
SHUT_RDWR:读、写通道都被关闭
主机字节序与网络字节序
主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字节序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的顺序，这个叫做主机字节序。
a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
网络字节序：4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序，因此它又称作网络字节序。字节序，顾名思义字节的顺序，就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，一个字节的数据没有顺序的问题了。
所以：在将一个地址绑定到socket的时候，请先将主机字节序转换成为网络字节序，而不要假定主机字节序跟网络字节序一样使用的是Big-Endian。所以务必将其转化为网络字节序再赋给socket。
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);//将主机unsigned int型数据转换成网络字节顺序
uint16_t htons(uint16_t hostshort);//将主机unsigned short型数据转换成网络字节顺序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);//与htonl相反
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);//与htons相反inet系列函数
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);将cp所指向的字符串形式的IP地址转换为二进制的网络字节序的IP地址，执行成功返回非零值，参数无效返回0
in_addr_t inet_addr(const char *cp);跟inet_aton类似，执行成功将结果返回，参数无效返回INADDR_NONE,一般为-1,可能使“255.255.255.255”成为无效地址
in_addr_t inet_network(const char *cp);将字符串形式的网络地址转换为主机字节顺序形式的二进制IP地址，成功返回转换后的结果，参数无效返回-1
char *inet_ntoa(struct in_addr in);将值为in的网络字节顺序形式的二进制IP地址转换成以”.”分隔的字符串形式，执行成功返回结果字符串指针，参数无效返回NULL
struct in_addr inet_makeaddr(in_addr_t net, in_addr_t host);把网络号为参数net，主机号为参数host的两个地址组合一个网络地址
in_addr_t inet_lnaof(struct in_addr in);从参数in提取出主机地址，执行成功返回主机字节顺序形式的主机地址
in_addr_t inet_netof(struct in_addr in);从参数in提取出网络地址，执行成功返回主机字节顺序形式的网络地址
getsockopt与setsockopt
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int getsockopt(int sock, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int sock, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);参数：
sock：将要被设置或者获取选项的套接字。
level：选项所在的协议层。可以取SOL_SOCKET(通用套接字),IPPROTO_IP(IP层套接字),IPPROTO_TCP(TCP层套接字)等值，一般取SOL_SOCKET来进行与特定协议不相关的操作。
optname：需要访问的选项名。
optval：对于getsockopt()，指向返回选项值的缓冲。对于setsockopt()，指向包含新选项值的缓冲。
optlen：对于getsockopt()，作为入口参数时，选项值的最大长度。作为出口参数时，选项值的实际长度。对于setsockopt()，现选项的长度。
成功执行时，返回0。失败返回-1，errno被设为以下的某个值
EBADF：sock不是有效的文件描述词
EFAULT：optval指向的内存并非有效的进程空间
EINVAL：在调用setsockopt()时，optlen无效
ENOPROTOOPT：指定的协议层不能识别选项
ENOTSOCK：sock描述的不是套接字
选项名称 说明 数据类型
SOL_SOCKET
SO_BROADCAST 允许发送广播数据 int
SO_DEBUG 允许调试 int
SO_DONTROUTE 不查找路由 int
SO_ERROR 获得套接字错误 int
SO_KEEPALIVE 保持连接 int
SO_LINGER 延迟关闭连接 struct linger
SO_OOBINLINE 带外数据放入正常数据流 int
SO_RCVBUF 接收缓冲区大小 int
SO_SNDBUF 发送缓冲区大小 int
SO_RCVLOWAT 接收缓冲区下限 int
SO_SNDLOWAT 发送缓冲区下限 int
SO_RCVTIMEO 接收超时 struct timeval
SO_SNDTIMEO 发送超时 struct timeval
SO_REUSERADDR 允许重用本地地址和端口 int
SO_TYPE 获得套接字类型 int
SO_BSDCOMPAT 与BSD系统兼容 int
IPPROTO_IP
IP_HDRINCL 在数据包中包含IP首部 int
IP_OPTINOS IP首部选项 int
IP_TOS 服务类型
IP_TTL 生存时间 int
IPPRO_TCP
TCP_MAXSEG TCP最大数据段的大小 int
TCP_NODELAY 不使用Nagle算法 int 返回说明：
成功执行时，返回0。失败返回-1，errno被设为以下的某个值
EBADF：sock不是有效的文件描述词
EFAULT：optval指向的内存并非有效的进程空间
EINVAL：在调用setsockopt()时，optlen无效
ENOPROTOOPT：指定的协议层不能识别选项
ENOTSOCK：sock描述的不是套接字