Linux网络编程从入门到实战：TCP Socket开发全流程

一、TCP Socket基础概念

TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。在Linux网络编程中，我们通常通过socket API来实现TCP通信。一个完整的TCP连接需要客户端和服务器端共同参与，服务器端监听端口，客户端发起连接。

二、TCP Socket开发全流程

下面是服务器端和客户端的基本步骤：

• socket()：创建套接字，指定地址族（AF_INET）、套接字类型（SOCK_STREAM）和协议（0）。
• bind()：将套接字绑定到本地地址和端口（服务器端必须，客户端可选）。
• listen()：服务器端将套接字变为被动监听状态，等待客户端连接。
• accept()：服务器端接受连接请求，返回新的已连接套接字。
• connect()：客户端主动连接服务器。
• send() / recv()：通过套接字发送和接收数据。
• close()：关闭套接字，释放资源。

下面是一个简单的服务器端代码片段（仅示意，未处理错误）：

    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in addr = {...};bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));listen(sockfd, 5);while(1) {    int clientfd = accept(sockfd, NULL, NULL);    // 处理客户端...    close(clientfd);}  

三、多连接处理的挑战与解决方案

上述代码在accept后只能处理一个客户端，然后关闭。如果有多个客户端同时连接，后面的连接会被阻塞或丢弃。为了解决这个问题，我们需要引入多线程并发或多进程并发，让服务器能同时服务多个客户端。

四、多进程实现高并发网络通讯

在Linux中，可以使用fork()系统调用创建子进程。父进程负责accept新的连接，然后fork子进程去处理该连接的数据收发。子进程处理完毕后退出，父进程需要回收子进程资源，避免僵尸进程。使用signal(SIGCHLD, SIG_IGN)可以自动回收，或者自定义信号处理函数。

    while(1) {    int clientfd = accept(sockfd, ...);    pid_t pid = fork();    if(pid == 0) {        close(sockfd);  // 子进程关闭监听套接字        // 处理clientfd        close(clientfd);        exit(0);    } else if(pid > 0) {        close(clientfd); // 父进程关闭已连接套接字    }}  

这种模型简单，但每个连接创建新进程，开销较大，不适合大量短连接。

五、多线程实现高并发网络通讯

线程比进程更轻量，创建和切换开销小。可以使用pthread库创建线程。主线程accept后，创建新线程处理连接。注意线程间数据共享需要加锁保护，例如使用互斥锁（mutex）。

    void* handle_client(void* arg) {    int clientfd = (int)arg;    free(arg);    // 处理数据...    close(clientfd);    return NULL;}while(1) {    int clientfd = accept(sockfd, ...);    int* pfd = malloc(sizeof(int));    *pfd = clientfd;    pthread_t tid;    pthread_create(&tid, NULL, handle_client, pfd);    pthread_detach(tid); // 分离线程，自动回收资源}  

多线程模型需要注意线程安全，以及可能的并发竞争。可以使用线程池来进一步优化性能，避免频繁创建销毁线程。

六、多线程与多进程的对比

- 多进程并发：健壮性高，一个进程崩溃不影响其他进程；但资源占用大，进程间通信复杂。- 多线程并发：资源开销小，数据共享方便；但需要小心同步问题，一个线程崩溃可能导致整个进程退出。在实际项目中，可以根据需求选择，甚至结合使用（如进程+线程池）。

七、总结与展望

通过本文，你应该已经掌握了Linux网络编程中TCP Socket的基本开发流程，以及利用多线程和多进程实现高并发网络通讯的两种模型。这些知识是构建高性能网络应用（如Web服务器、聊天系统等）的基础。继续深入学习epoll、Reactor模式等高级技术，你将能设计出更强大的系统。希望本文对你有所帮助，欢迎在实践中不断探索！