理解Posix API

理解7个Posix API

POSIX：可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface of UNIX，缩写为 POSIX ）。它是一套标准，Unix与Linux和苹果系统的Unix-base都遵循这个标准，话不多说，赶紧进入正题。

socket()

功能：

1. 分配一个int型的fd。
2. tcb（tcp控制块），由alloc()创建出来；

bind()；

功能：

1. 将socketfd与ip，port绑定在一起。

   listen():

   下图为TCP状态转移图，listen的过程就是将状态设置为LISTEN，即 tcp -> status = LISTEN tcp -> seqnum = random() tcp -> acknum = random() 以random值开始计数，下一个数据包的seqnum为random+1，acknum同理。 这里设为随机值的原因是以防攻击者推断出已发的数据包的数量

   TCP状态转移图

下图为TCP包，在建立连接的时候（握手）会将ACK与SYN置一，这样就能识别出该数据包是用来握手的。

	具体这个过程在client端发生在connect() 这个函数中，而server端这个过程是在内核协议栈中，代码不可控，是一个被动的过程。tcp是首先在client第一次与server握手的时候，也即listen的时候，将该连接加入半连接队列中；若想要在后续查找到该连接的方法是通过五元组来进行查找。 syn泛洪攻击的时候，可以通过设置listen函数的第二个参数来进行避免，在两个老版本中，分别表示syn queue的大小，这样做可以有效防止泛洪攻击或syn queue与accept queue大小之和，即未被分配fd的tcb数量，现在的版本则是accept queue的大小，这样做则可以有效增加建立连接的数量，增大吞吐量。 客户端与服务端建立连接的过程（三次握手）如下图所示。

accept()：

功能： 分配fd，将fd分配给tcb。 在使用accept函数时，一般是来处理listenfd的情况，且LT时可以做到来一个listenfd接受一个，而在ET的时候则需要用循环来控制：

while(1){
	fd = accept();
	if(fd == -1) break;
}

以上四个API实在建立TCP连接的时候进行使用，下面将介绍传输数据的两个API。

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send():

send只是通过本机应用传到本机的内核，内核组织好后，若无延迟，由其通过网络传到远程的内核，内核中做的事情是不知道的，是由协议栈决定。

recv():

而在服务器内核接受到数据后调用recv将内核中的数据传到应用中来。

整个流程如下图所示图中mtu代表最大传输单元。

传输数据的两个API介绍完了，最后还剩下一个断开连接的部分。

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close():

功能：fd首先被回收；然后发送fin，在服务端的recv()就会返回0告诉现在要close连接了，然后服务端就也会调用close函数，在这之前会回发一个ack包。后面的流程也同理，服务端回发fin给客户端，客户端也发送ack。这整个流程也可以用上面的TCP状态转移图来理解与分析。