文章目录：
- 通讯流程全过程浏览
- 建立连接过程
- 数据传输过程
- 断开连接问题
通讯流程全过程浏览
下图是基于TCP协议的客户端/服务器程序的一般流程：
上图就是TCP协议的通信流程，接下来认识初步认识以下TCP建立连接（三次握手）和断开连接（四次挥手），以及建立连接和断开连接与各个网络接口之间的对应关系。
建立连接过程
服务器初始化包括以下步骤：
- 调用 socket 函数创建一个文件描述符，用于后续的网络通信。
- 调用 bind，将当前的文件描述符与指定的IP地址和端口号绑定在一起。如果指定的端口被其它的进程占用，则 bind 操作会失败。
- 调用 listen 函数，声明当前这个文件描述符作为一个服务器的文件描述符，为后面的 accept 做好准备。
- 调用 accept 函数，并阻塞等待客户端的连接请求。当有客户端连接请求达到时，accept 函数会返回一个新的文件描述符，用于与该客户端进行通信。
通过上述步骤，服务器完成了初始化并准备好接收客户端的连接请求。在调用 accept 函数时，服务器将会阻塞，直到有客户端连接请求达到为止。这样，服务器可以与客户端建立连接，并进行后续的数据交换和处理。
建立TCP连接的过程：
- 调用 socket 函数创建一个文件描述符，用于后续网络通信。
- 调用 connect 函数，向服务器发起连接请求。connect 函数会发送一个 SYN（同步）段，并阻塞等待服务器的应答。
- 服务器收到客户端发送的 SYN 段后，会向客户端发送一个 SYN-ACK（同步 - 确认）段，表示同意客户端的连接。服务器为该连接分配一个新的序列号，并等待客户端的确认。
- 客户端收到服务器发送的 ACK 段后，会从 connect() 函数返回，同时发送一个 ACK 段作为确认。客户端也会为连接分配一个新的序列号。
- 服务端收到客户端发送的 ACK 段后，确认连接成功。此时，客户端和服务器已经成功建立连接，可以进行数据的传输了。
这个建立连接的过程，通常被称为 “三次握手”，双方确认了连接，开始进行数据交换。需要注意的是，连接并不是调用函数后立即建立成功的，由于TCP是属于传输层协议，在建立连接时双方的操作系统会自主进行三次握手协商，协商完成之后，才可以连接成功。
数据传输过程
TCP协议负责处理数据的可靠传输和流量控制等底层细节，使得应用程序可以通过 read 和 write 函数进行数据的读写操作，而无需关系具体的数据传输细节。这样，应用程序可以方便地进行数据交互，而底层的TCP协议确保了数据的可靠传输和顺序保证。
数据传输的过程如下：
- 建立连接后，TCP协议提供全双工的通信服务；所谓全双工的意思是，在同一条连接中，同一时刻，通信双方可以同时进行数据的读写操作；相对的概念叫做半双工，同一条连接在同一时刻，只能由一方来写数据。
- 服务器从 accept() 函数返回后，立即调用 read() 来读取数据，读 socket 就像管道一样，如果没有数据到达就阻塞等待。
- 此时，客户端调用 write() 函数向服务器发送请求，服务器收到请求后，从 read() 函数返回并开始处理客户端的请求。在此期间，客户端调用 read() 函数阻塞等待客户端的应答。
- 服务器调用 write() 函数将处理结果发送给客户端，再次调用 read() 函数阻塞等待下一条请求。
- 客户端收到服务器的应答后，从 read() 函数返回，并发送下一条请求。这样循环往复，实现了双方之间的数据传输。
断开连接问题
当双方通信结束后，通过四次挥手的方案进行连接的断开。在TCP协议中，每个端需要发送一个 FIN 段来表示自己不再需要发送数据，而对方需要发送一个 ACK 段进行确认。因此，客户端和服务端双方 close() 操作最终对应的就是四次挥手过程。
通信双方断开连接的过程：
- 当客户端没有请求需要发送时，客户端调用 close() 函数关闭连接，客户端会向服务器发送一个 FIN 段作为请求关闭连接的信号（第一次挥手）。
- 服务器收到 FIN 段后，回应一个 ACK 段，表示已经收到关闭请求，同时服务器调用 read() 函数会返回0（第二次挥手）。
- 当服务器收到客户端的 ACK 段并且 read() 函数返回0后，服务器就直到客户端关闭了连接。这时如果服务端也没有数据发送给客户端了，也调用 close() 函数关闭连接，并向客户端发送一个 FIN 段（第三次挥手）。
- 客户端收到 FIN 段后，会回应一个 ACK 段，表示收到关闭请求（第四次挥手）。
- 此时，通信双方都关闭并收到了对方的响应。此时断开连接成功。
这个断开连接的过程，通常称为 “四次挥手”。
在学习 socket API 时要注意应用程序和TCP协议层是如何交互的：
- 应用程序调用某个 socket 函数时TCP协议层完成什么动作，比如调用 connect() 会发出 SYN 段。
- 应用程序如何知道TCP协议层的状态变化，比如从某个阻塞的 socket 函数返回就表明TCP协议收到了某些段，再比如 read() 返回0就表明了收到 FIN 段。
应用程序通过 socket API 调用不同的函数与TCP协议层进行交互。TCP协议层负责处理底层的连接建立、数据传输和连接关闭等细节。通过阻塞式的 Socket API 函数，应用程序可以触发TCP协议层的操作并等待相应的响应，以实现数据的读写和连接状态的变化通知。
