窥探 socket 监听的秘密

2021-08-13 公众号盼盼编程

socket用listen函数监听，listen从英语上理解就是一个"听"函数，实际上它也就是这个意思。

我们来看unix网络编程这本书是怎样对它的解释：listen函数把一个未连接的套接字转换成一个被动套接字，指示内核应该接受指向该套接字的链接请求。

该函数有2个参数，第一个我就不说了，第二参数规定了内核为相应套接字排队的最大连接个数。只看这些理论搞的人稀里糊涂，我们还是来测一下。

[mapan@localhost test]$ ls
client.cpp  makefile  server.cpp
[mapan@localhost test]$ 
[mapan@localhost test]$ cat server.cpp 
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <.NETdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096



void main()
{
   int listenfd,connfd;
   socklen_t  clilen;
   struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;


   listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
   bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));


   servaddr.sin_family=AF_INET;
   servaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
   servaddr.sin_port=htons(8888);


   bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));  
   listen(listenfd,1);


   getchar();
   connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&clilen);



   close(connfd);
   close(listenfd);
}
[mapan@localhost test]$ cat client.cpp 
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096




void main()
{
   int sockfd;
   struct sockaddr_in servaddr;




   sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
   bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
   servaddr.sin_family=AF_INET;
   servaddr.sin_port=htons(8888);
   servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");


   int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
   getchar();


   close(sockfd);
}
[mapan@localhost test]$ cat makefile 
all:server client


server.o:server.cpp
  g++ -c server.cpp
client.o:client.cpp
  g++ -c client.cpp
server:server.o
  g++ -o server server.o
client:client.o
  g++ -o client client.o


clean:
  rm -f server client *.o
[mapan@localhost test]$

请注意上面的服务端中，我是没有调用accept函数的，直接调用getchar()了,跑起来。

[mapan@localhost test]$ make
g++ -c server.cpp
g++ -o server server.o
g++ -c client.cpp
g++ -o client client.o
[mapan@localhost test]$ ./server 


服务度开启，然后新打开一个窗口开启客户端。
[mapan@localhost TCP]$ cd ../test/
[mapan@localhost test]$ 
[mapan@localhost test]$ ./client 127.0.0.1

查看网络：

[mapan@localhost test]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 0.0.0.0:8888                0.0.0.0:*                   LISTEN      
tcp        0      0 127.0.0.1:34846             127.0.0.1:8888              ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:34846             ESTABLISHED 
[mapan@localhost test]$

看，已经建立起一个连接了。但是我们没有调用accept函数，连接还是建立起来了，这说说明accept函数和TCP三次握手没啥关系，这也是一个知识盲点。好，在开启一个新窗口运行客户端，查看网络状态。(新开窗口运行客户端同上，这里就不用代码演示了)

[mapan@localhost test]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 0.0.0.0:8888                0.0.0.0:*                   LISTEN      
tcp        0      0 127.0.0.1:34846             127.0.0.1:8888              ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:34848             127.0.0.1:8888              ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:34846             ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:34848             ESTABLISHED

看，又建立起一个连接。在运行一个客户端，看网络状态。

[mapan@localhost test]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 0.0.0.0:8888                0.0.0.0:*                   LISTEN      
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:34850             SYN_RECV    
tcp        0      0 127.0.0.1:34846             127.0.0.1:8888              ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:34848             127.0.0.1:8888              ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:34846             ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:34848             ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:34850             127.0.0.1:8888              ESTABLISHED

当第三个客户端连接进来的时候，出现了一个SYN_RECV，这标明第三个客户端没有与服务端建立连接。

我们listen函数设置的监听队列为1，那么监听队列塞了2个之后就没有往里面塞了。这下大概懂了listen函数第二个参数的意义了吧，当参数为1的时候只能监听2个套接字，这应该是从0开始数的。

为什么是大概呢？其实unix网络编程上是这样说的：listen函数的第二个参数是ESTABLISHED和SYN_RECV之和，只是在监听队列没有满的情况下，SYN_RECV状态不容易重现。这时候在服务度输入一个字符会有啥效果呢？

答案告诉你，就是那个SYN_RECV状态变成ESTABLISHED了，这也是 accept函数的作用。accept函数会将已完成连接队列中的对头项返回给进程，所以SYN_RECV变成ESTABLISHED了。这个现象留给大家去实践一下吧，只有自己实践出来的东西才是自己的。

原文出自：公众号盼盼编程

原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s/zGzlpHavPdgSaMTu2Vs9tg