Linux Socket编程实战指南

Linux网络Socket编程基础

Socket是网络通信的基石，Linux通过系统调用提供了一套完整的Socket API。TCP（传输控制协议）是一种面向连接、可靠的传输层协议，适用于需要数据完整性的场景。

创建TCP Socket需使用SOCK_STREAM类型和AF_INET（IPv4）或AF_INET6（IPv6）地址族。基本流程包括：Socket创建、绑定地址、监听连接、接受连接、数据读写和关闭连接。

关键系统调用：

socket()：创建Socket文件描述符。
bind()：将Socket绑定到特定IP和端口。
listen()：启动监听传入连接。
accept()：接受客户端连接。
connect()（客户端）：主动连接服务器。

TCP服务器端实现

服务器端需处理多客户端连接，通常结合fork()或select()/epoll()实现并发。

示例代码片段：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main() {
    int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    addr.sin_port = htons(8080);

    bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    listen(server_fd, 5);

    while (1) {
        int client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);
        // 处理客户端请求
        close(client_fd);
    }
}

TCP客户端实现

客户端通过connect()发起连接，成功后通过send()/recv()交换数据。

示例代码片段：

#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in serv_addr;
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(8080);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr);

    connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    // 发送和接收数据
    close(sock);
}

错误处理与资源管理

检查系统调用返回值，处理EINTR等错误。
使用setsockopt()设置SO_REUSEADDR避免端口占用。
确保关闭所有文件描述符，防止资源泄漏。

性能优化与高级特性

非阻塞IO：通过fcntl()设置O_NONBLOCK标志，结合select()/epoll()实现高并发。
TCP_NODELAY：禁用Nagle算法，降低延迟。
Keepalive：通过SO_KEEPALIVE检测连接状态。

调试与工具

netstat或ss：查看Socket状态。
tcpdump：抓包分析通信内容。
strace：跟踪系统调用。

通过合理设计错误处理和并发模型，TCP Socket编程可构建高性能网络应用。实际开发中需结合协议设计（如HTTP、自定义协议）和加密（TLS）以增强安全性。

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