服务器是不是为每个客户端进程打开了套接字？

Posted 2023-02-25

【中文标题】服务器是不是为每个客户端进程打开了套接字？

【英文标题】：Has server opened socket for each client process?服务器是否为每个客户端进程打开了套接字？

【发布时间】：2013-09-06 17:53:13

【问题描述】：

我对套接字感到困惑。据我所知，套接字是 ip 地址和端口号的组合。它只是编程抽象，允许写入或读取流（在 TCP 的情况下）。现在我不确定的是，服务器在为客户端提供服务时是否有一个或多个套接字？假设http 位于端口 80。

来自不同客户端的所有数据是否都发送到一个套接字（服务器：80）并且某些 UBER 服务器进程根据传入地址区分它们，还是根据 TCP 层创建的客户端地址和端口号的组合来区分它们？有人可以用逐步算法（同时为多个客户端服务）彻底描述这一点，而不仅仅是服务器将套接字绑定到端口，服务器侦听套接字，服务器提供数据。

【问题讨论】：

您对什么操作系统感兴趣？

我的意思是一般。我不知道这因系统而异。但是，如果我必须专精于 Linux（android）和 Win，我想知道这一点。

【参考方案1】：

尽管我相信大多数操作系统/内核的运行方式类似，但我主要会与 Linux 交流。简短的回答是内核完成了大部分工作。

内核与某种网络接口进行通信，基本上只是将信号从线路传输到内核，反之亦然。套接字和地址仅仅是给定连接的描述符。内核跟踪哪些内部进程与哪些套接字/地址对相关，并将相应地引导数据。通常，这是作为 FIFO 实现的——先进先出。传入和传出数据都是如此。

如果服务器连接到多个客户端，通常由应用程序负责向每个连接的客户端发送单独的数据包，这意味着应用程序必须跟踪活动客户端的数量。一些内核和/或 NIC 可以为您完成其中的一些工作。如果这是一个本地网络，并且您想向连接到网络的每个客户端发送数据包，您可以发送广播数据包，该数据包只需发送一次，但每个连接都会收到。

如果您想了解更多信息，此链接非常详尽：

What is the difference between a port and a socket?

【参考方案2】：

您将 TCP 连接与套接字混淆了。套接字不是网络级别的概念。是一个操作系统概念。 TCP 连接作为 (source-ip, source-port, dest-ip, dest-port) 的唯一组合存在于网络上。一个套接字是一个开放端口的句柄或一个开放的连接（这个语句被稍微简化了）。当我开始时，我还认为这很令人困惑，并且是操作系统设计错误（但事实就是如此，我们被困住了）。设计错误是每个不同套接字的允许操作非常不同。这些用例应该是两个独立的概念，具有不同的名称和不同的 API。

正如您所见，套接字和连接之间没有 1:1 的关系。

有人可以用逐步算法彻底描述这一点

服务器打开一个套接字让操作系统知道它想要监听或连接。然后，每个接受的连接都会产生一个新的、独立的套接字。但是，每个新连接都在相同的服务器 IP 和服务器端口上。只是客户端 IP 和/或客户端端口不同。服务器读取和写入每个连接的套接字。开放端口套接字仅用于接受新连接。

服务器在概念上是这样的：

var openPortSocket = Open(80); //HTTP port
while(true) 
 var connectionSocket = openPortSocket.Accept();
 ServeConnectionOnNewThread(connectionSocket);

这是一个逻辑模型。实际的 API 调用是不同的。例如，大多数服务器使用异步 IO。不过，这与您的问题无关。

客户端必须为每个连接使用不同的客户端端口。这正是您的浏览器所做的。

【讨论】：

你能提供一些你在学习套接字和所有这些东西时使用的资源吗？

@shotex 不幸的是，几乎所有网络上的套接字内容，包括官方文档，都在教导可怕的模式和彻底的错误！我不知道初学者如何不大量阅读和自己思考就可以了解套接字。

【参考方案3】：

通常，在服务器端，在创建套接字并将其绑定到特定端口/地址组合后，将调用一个名为Listen（或类似）的函数。这使得这个绑定的套接字成为一个监听套接字——它只是在等待连接尝试开始。

在此之后，将在侦听套接字上调用类似Accept 的函数。此调用将从监听套接字接收一个挂起的连接请求，创建一个 new 套接字，然后返回它。

在连接期间，客户端和服务器之间的所有进一步通信都将通过这个新的套接字（在服务器端）。

如果服务器需要同时处理多个客户端连接，则可以使用不同的技术来实现可扩展性。一种简单的技术（不扩展到数千个连接的客户端）是产生一个新的线程/进程（取决于你的操作系统上的便宜）来处理这个连接，然后是原始线程/process 返回调用Accept。

其他技术可能涉及将套接字放置在某种形式的池中，或者能够让套接字生成由固定数量的线程处理的事件，当每个套接字都需要注意时。