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套接字有哪些类型?socket有哪些类型?

这个世界上有很多种套接字(socket),比如 DARPA Internet 地址(Internet 套接字)、本地节点的路径名(Unix套接字)、CCITT X.25地址(X.25 套接字)等。但本教程只讲第一种套接字——Internet 套接字,它是最具代表性的,也是最经典最常用的。以后我们提及套接字,指的都是 Internet 套接字。

根据数据的传输方式,可以将 Internet 套接字分成两种类型。通过 socket() 函数创建连接时,必须告诉它使用哪种数据传输方式。
Internet 套接字其实还有很多其它数据传输方式,但是我可不想吓到你,本教程只讲常用的两种。

流格式套接字(SOCK_STREAM)

流格式套接字(Stream Sockets)也叫“面向连接的套接字”,在代码中使用 SOCK_STREAM 表示。

SOCK_STREAM 是一种可靠的、双向的通信数据流,数据可以准确无误地到达另一台计算机,如果损坏或丢失,可以重新发送。
流格式套接字有自己的纠错机制,在此我们就不讨论了。
SOCK_STREAM 有以下几个特征:
  • 数据在传输过程中不会消失;
  • 数据是按照顺序传输的;
  • 数据的发送和接收不是同步的(有的教程也称“不存在数据边界”)。

可以将 SOCK_STREAM 比喻成一条传送带,只要传送带本身没有问题(不会断网),就能保证数据不丢失;同时,较晚传送的数据不会先到达,较早传送的数据不会晚到达,这就保证了数据是按照顺序传递的。

将面向连接的套接字比喻成传送带

为什么流格式套接字可以达到高质量的数据传输呢?这是因为它使用了 TCP 协议(The Transmission Control Protocol,传输控制协议),TCP 协议会控制你的数据按照顺序到达并且没有错误。

你也许见过 TCP,是因为你经常听说“TCP/IP”。TCP 用来确保数据的正确性,IP(Internet Protocol,网络协议)用来控制数据如何从源头到达目的地,也就是常说的“路由”。

那么,“数据的发送和接收不同步”该如何理解呢?

假设传送带传送的是水果,接收者需要凑齐 100 个后才能装袋,但是传送带可能把这 100 个水果分批传送,比如第一批传送 20 个,第二批传送 50 个,第三批传送 30 个。接收者不需要和传送带保持同步,只要根据自己的节奏来装袋即可,不用管传送带传送了几批,也不用每到一批就装袋一次,可以等到凑够了 100 个水果再装袋。

流格式套接字的内部有一个缓冲区(也就是字符数组),通过 socket 传输的数据将保存到这个缓冲区。接收端在收到数据后并不一定立即读取,只要数据不超过缓冲区的容量,接收端有可能在缓冲区被填满以后一次性地读取,也可能分成好几次读取。

也就是说,不管数据分几次传送过来,接收端只需要根据自己的要求读取,不用非得在数据到达时立即读取。传送端有自己的节奏,接收端也有自己的节奏,它们是不一致的。

流格式套接字有什么实际的应用场景吗?浏览器所使用的 http 协议就基于面向连接的套接字,因为必须要确保数据准确无误,否则加载的 HTML 将无法解析。

数据报格式套接字(SOCK_DGRAM)

数据报格式套接字(Datagram Sockets)也叫“无连接的套接字”,在代码中使用 SOCK_DGRAM 表示。

计算机只管传输数据,不作数据校验,如果数据在传输中损坏,或者没有到达另一台计算机,是没有办法补救的。也就是说,数据错了就错了,无法重传。

因为数据报套接字所做的校验工作少,所以在传输效率方面比流格式套接字要高。

可以将 SOCK_DGRAM 比喻成高速移动的摩托车快递,它有以下特征:
  • 强调快速传输而非传输顺序;
  • 传输的数据可能丢失也可能损毁;
  • 限制每次传输的数据大小;
  • 数据的发送和接收是同步的(有的教程也称“存在数据边界”)。

众所周知,速度是快递行业的生命。用摩托车发往同一地点的两件包裹无需保证顺序,只要以最快的速度交给客户就行。这种方式存在损坏或丢失的风险,而且包裹大小有一定限制。因此,想要传递大量包裹,就得分配发送。

将无连接套接字比喻成摩托车快递

另外,用两辆摩托车分别发送两件包裹,那么接收者也需要分两次接收,所以“数据的发送和接收是同步的”;换句话说,接收次数应该和发送次数相同。

总之,数据报套接字是一种不可靠的、不按顺序传递的、以追求速度为目的的套接字。

数据报套接字也使用 IP 协议作路由,但是它不使用 TCP 协议,而是使用 UDP 协议(User Datagram Protocol,用户数据报协议)。

QQ 视频聊天和语音聊天就使用 SOCK_DGRAM 来传输数据,因为首先要保证通信的效率,尽量减小延迟,而数据的正确性是次要的,即使丢失很小的一部分数据,视频和音频也可以正常解析,最多出现噪点或杂音,不会对通信质量有实质的影响。
注意:SOCK_DGRAM 没有想象中的糟糕,不会频繁的丢失数据,数据错误只是小概率事件。