在现代计算机网络体系结构中，Socket是一个非常基础和重要的概念，它允许不同计算机之间进行通讯和交流。而在Linux操作系统中，实现了一套丰富的Socket操作工具和API，使得用户可以自由地建立自己所需的Socket连接和协议。本文将全面深入地了解Linux系统中Socket的运行原理，包括Socket的概念、协议、套接字和操作等方面。
一、Socket概念
Socket是一种属于Unix类操作系统提供的一种机制，用于不同的进程间通信，即可以在同一台机器的不同进程间通信，也可以在不同计算机之间进行通信。此外，Socket还能够在应用层实现网络通讯中的各种协议，包括TCP/IP、UDP等。
二、Socket协议
在Socket中，协议代表一种通信规则，可以是TCP/IP、UDP和SCTP等。其中，TCP/IP是最常用的Socket协议，它通过TCP协议保证数据可靠传输，而UDP则是以不可靠传输为主要特点，通常用于点对点的通讯。而SCTP是一种新兴的协议，它既可以支持可靠的数据传输，同时还支持多流信道，能够适应更复杂的网络环境。
三、Socket套接字
套接字是Socket中封装数据的基本单位，它包含一个IP地址、一个端口号和一些控制信息。在Linux系统中，套接字可以使用sockaddr_in或sockaddr来表示，同时还可以使用bind()函数将一个套接字与一个本地IP地址绑定在一起。而当客户端连接到一个服务器时，服务器使用listen()函数开始监听套接字的连接请求，而客户端则使用connect()函数连接服务器。
四、Socket操作
在Linux系统中，Socket的操作包括创建Socket、绑定Socket、监听Socket、接受连接、发送数据和接收数据等。其中，最常用的Socket操作是发送数据和接收数据，可以使用write()和read()函数进行。
在使用Socket操作时，需要注意的是，所有的操作都必须在一个进程中进行。因此，在多进程的情况下，需要考虑进程之间的同步和互斥，以避免数据混乱。
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本文，对于有计算机网络基础的读者来说，可以更加深入地理解Socket在实际应用中的应用，更好地掌握不同协议和套接字的使用，以及Socket的操作流程。因此，对于计算机科学和网络工程的相关工作人员来说，理解和掌握Socket操作是非常重要的。
相关问题拓展阅读：
- linux下如何限制每个用户使用socket的数量
- linux手册翻译——socket(2)
linux下如何限制每个用户使用socket的数量
并发socket连接数的多少决定于系统资源的多少，没有一个常值的．在实际开发或者linux系统管理中也会根据需配段要进行相应的设置．
1．一般来说每一个网络连接，都会败销建立相应的socket句柄，同时每个连接也会有标准输入输出等基本的文件文件句柄，而且每一个socket连接都是进行文件操作的，因此连接数决定于系统资源．
2．Linux上一般可以通过ulimit来进行相应的资源限制，默认能打开的文件描述符自己可以查看．如下图所示：
3．ulimit的命令格式：ulimit
参数说明：
-H 设置硬资源限制.
-S 设置软资源限制.
-a 显示当前所有的资源限制.
-c size:设置core文件的更大值.单位:blocks
-d size:设置数据段的更大值.单位:kbytes
-f size:设置创建文件的更大值.单位:blocks
-l size:设置在内存中锁定进程的更大值.单位:kbytes
-m size:设置可以使用的培枯誉常驻内存的更大值.单位:kbytes
-n size:设置内核可以同时打开的文件描述符的更大值.单位:n
-p size:设置管道缓冲区的更大值.单位:kbytes
-s size:设置堆栈的更大值.单位:kbytes
-t size:设置CPU使用时间的更大上限.单位:seconds
-v size:设置虚拟内存的更大值.单位:kbytes
linux手册翻译——socket(2)
socket – 创建一个用于通信的端点
socket() 创建用于通信的端点并返回引用该端点的文件描述符。 成功调用时返回的文件描述符，将是当前没有被进程打开的所有文件描述符中编号更低的。
domain 参数指定一个通信域； 以决定用于通信的协议族。 这些系列在 中定义。 目前 Linux 内核理解的格式包括：
当然最常用的当然是
AF_INET
，即IPV4。
上述地址族的更多详细信息以及其他几个地址族的信息可以在 address_families(7) 中找到。
套接字具有指定的 type ，它指定了通信语义。 当前定义的类型有：
某些套接字类型可能不会被所有协议族实现。
从 Linux 2.6.27 开始，type 参数有第二个用途：除了指定套接字类型之外，它还可以包含以下任何值的按位或，以修改 socket() 的行为：
老朋友了，上述两个，之一个是非阻塞，第二改枣个是执行exec时自动关闭。
protocol 指定要与套接字一起使用的特定协议。
通常只存在一个协议来支持给定协议族中的特定套接字类型
，在这种情况下，protocol 可以指定为 0。但是，可能存在许多协议，在这种情况下，必须在此指定特定协议方式。 特定协议对应的编号可以查看文件: /etc/protocols
SOCK_STREAM 类型的套接字是全双工字节流。 它们不保留记录边界。 流套接字必须处于连接状态，然后才能在其上发送或接收任何数据。 到另一个套接字的连接是通过 connect(2) 调用创建的。 连接后，可以使用 read(2) 和 write(2) 调用或 其变体send(2) 和 recv(2) 的来传输数据。 当会话完成时，可以执行 close(2)。 带外数据也可以按照 send(2) 中的描述进行传输，并按照 recv(2) 中的描述进行接收。
实现 SOCK_STREAM 的通信协议确保数据不会丢失或重复。 如果协议的缓冲空间中存在一条数据在合理告肢的时间内不能成功传输，则认为该连接已失效。 当 SO_KEEPALIVE 在套接字上启用时，将会以特定于协议的方式检查另一端是否仍然存在。 如果进程在损坏的流上发送或接收，则会引发 SIGPIPE 信号； 这会导致不处理信号的进程退出。 SOCK_SEQPACKET 套接字使用与 SOCK_STREAM 套接字相同的系统调用。 唯一的区别是 read(2) 调用将只返回请求的数据量，到达数据包中剩余的其他数据都将被丢弃。 传入数据报中的所有消息边界也被保留。
SOCK_DGRAM 和 SOCK_RAW 套接字允许将数据报发送到在 sendto(2) 调用中指定的通信者。 数据报通常用 recvfrom(2) 接收，它返回下一个数据报及其发送者的地址。
SOCK_PACKET 是一种过时的套接字类型，用于直接从设备驱动程序接收原核友拆始数据包。 改用 packet(7)。
An fcntl(2) F_SETOWN operation can be used to specify a process or process group to receive a SIGURG signal when the out-of-band data arrives or SIGPIPE signal when a SOCK_STREAM connection breaks unexpectedly. This operation may also be used to set the process or process group that receives the I/O and asynchronous notification of I/O events via SIGIO. Using F_SETOWN is equivalent to an ioctl(2) call with the FIOSETOWN or SIOCSPGRP argument.
When the network signals an error condition to the protocol module (e.g., using an ICMP message for IP) the pending error flag is set for the socket. The next operation on this socket will return the error code of the pending error. For some protocols it is possible to enable a per-socket error queue to retrieve detailed information about the error; see IP_RECVERR in ip(7).
套接字的操作由套接字选项控制。 这些选项在 中定义。 函数setsockopt(2) 和getsockopt(2) 用于设置和获取选项。对于选项的描述，详见socket(7).
成功时，将返回新套接字的文件描述符。 出错时，返回 -1，并设置 errno 以指示错误。
POSIX.1-2023, POSIX.1-2023, 4.4BSD.
The SOCK_NONBLOCK and SOCK_CLOEXEC flags are Linux-specific.
socket() appeared in 4.2BSD. It is generally portable to/from non-BSD systems supporting clones of the BSD socket layer (including System V variants).
在 4.x BSD 下用于协议族的清单常量是 PF_UNIX、PF_INET 等，而 AF_UNIX、AF_INET 等用于地址族。 但是，BSD 手册页已经承诺：“协议族通常与地址族相同”，随后的标准到处都使用 AF_*。
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