一、HTTP概述

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HTTP是HyperText Transfer Protocol的縮寫，即超文本傳輸協議。HTTP是應用層協議，同其他應用層協議一樣，是為了實現某一類具體應用的協議，并由某一運行在用戶空間的應用程序來實現其功能。HTTP是一種協議規范，這種規范是記錄在文檔上的，為真正通過HTTP協議進行通信的HTTP的實現程序。我們知道，HTTP協議是基于C/S架構的進行通信的，而HTTP協議的服務器端實現程序有httpd、nginx等，其客戶端的實現程序主要是Web瀏覽器，例如Firefox、Internet Explorer、Google chrome、Safari、Opera等，此外，客戶端的命令行工具還有elink、crul等。Web服務是基于TCP的，因此為了能夠隨時響應客戶端的請求，Web服務器需要監聽在80/TCP端口。這客戶端瀏覽器和Web服務器之間就可以通過HTTP協議進行通信了。

二、IANA定義的端口

我們知道，Web服務器為了讓所有客戶瀏覽器程序能夠與之通信，通常都需要監聽在80端口。用戶在瀏覽器上鍵入URL時，例如：www.baidu.com，默認端口就是80。這一端口是由IANA（Internet Assigned Numbers Authority ）分配指定的。另外，IANA是由ICANN管理的，其定義的端口如下：

①0-1023：眾所周知的端口，永久地分配給固定的應用使用，這些端口的使用需要特定的應用去注冊，屬于特權端口，例如Web服務的80/tcp，FTP的21/tcp等。該類端口只有系統管理員才有權限啟用，并讓進程監聽，而普通用戶則沒有權限。

②1024-41951：亦為注冊端口，但要求不是特別嚴格，這些端口分配給程序，并注冊為某個應用使用，但這些應用并不是很常見，例如MySQL服務的3306/tcp，memcache的11211/tcp等。

③41952+：客戶端程序隨機使用的端口，為動態端口，或私有端口。在Linux上該類端口范圍定義在/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range中。

三、BSD Socket

BSD Socket最早是BSD Unix系統的進程通信機制。Socket即為套接字，作為IPC（Inter-Process Communication，進程間通信）的一種實現，允許位于不同主機上（也可以是同一主機上）的進程間通信機制。Socket可理解為“插座”，只要電線插上了這個“插座”，就可以進行通信了。Socket本質上應該是Socket API，它封裝了內核中socket通信相關的通信細節，也就是封裝了通信子網（傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層）要實現的具體的通信細節，而程序員通過調用Socket API就可以編寫能夠實現網絡通信的程序了。

Socket描述的是IP地址和端口。不同的服務所對應的端口號不同，每種服務需要綁定并監聽在一個端口上，打開一個Socket，而客戶端可以通過一個Socket跟服務器上的Socket建立連接，這樣二者就能實現通信了，我們把正處于通信狀態的一對套接字稱為已連接套接字。總的來說，Socket是應用層與傳輸層之間的橋梁，如圖。

前面提到，Socket是對IP地址和端口號的描述，一個IP地址+一個端口就是一個套接字(socket)。根據Socket在傳輸層使用的協議可分為以下三類：

(1)SOCK_STREAM：tcp套接字

(2)SOCK_DGRAM：udp套接字

(3)SOCK_RAW：raw套接字

這里的raw套接字指的是在不使用任何傳輸層協議（例如tcp, udp等）的情況下直接通過發送或接收IP數據包實現通信的一種方式，也就是應用層直接繞過像tcp/udp這樣的協議直接基于IP數據包通信。

根據Socket監聽的地址格式，Socket Domain可分為：

(1)AF_INET：Address Family，IPv4地址格式

(2)AF_INET6：Address Family，IPv6地址格式

(3)AF_UNIX：Address Family，同一主機上不同進程間基于Socket套接字通信所使用的一種地址格式，這種地址的表現形式就是一個套接字文件（Linux一切皆文件）；這種地址又稱為Unix_SOCK.

接下來介紹TCP客戶端和服務器是如何通過TCP套接字接口進行通信的。如圖。

對于TCP服務器端來說，首先需要調用socket()函數，向內核注冊申請創建TCP套接字(IP地址+端口)；一旦申請成功了，就要通過bind()函數綁定程序到這個套接字上；綁定之后，需要調用listen()函數，使服務器進程監聽在這個套接字上，允許套接字進行連接，但此時還不能接收用戶請求；只有再調用accept()函數之后才開始負責接收客戶端請求，并在客戶端請求到達之前一直處于阻塞狀態，此時TCP服務器進程的狀態為LISTEN。

對于TCP客戶端來說，同樣需要調用socket()函數創建套接字，但不需要監聽；當客戶端向服務器發起連接請求時，即調用connect()函數，其中在括號中的參數包括對方服務器的IP地址和端口；如果服務器接收連接請求，則雙方進行了tcp三次握手，建立雙向的虛鏈路，此時客戶端和服務器之間的套接字處于已連接狀態(ESTABLISHED)，之后的http請求/響應報文都是基于此前建立的虛鏈路進行發送。

在Linux上，當連接建立之后，客戶端就可以在與服務器建立連接的socket文件上填寫需要請求的數據，寫入數據就相當于向服務器發送數據了，此過程通過調用write()函數完成；而服務器端則可以在與客戶端建立連接的socket文件上讀取數據，即調用read()函數，這一過程相當于接收客戶端請求的數據，二者之間具體的通信細節由底層的通信子網完成。服務器讀取到客戶端發送過來的請求報文后，接著進行解析請求、處理請求并構建響應報文，再通過調用write()函數把響應報文寫入socket文件，通過通信子網傳送到客戶端的socket文件上，客戶端就可以通過這個socket文件得到服務器的響應報文了。如此往復循環多次，直到客戶端請求斷開連接（一般是由客戶端主動請求斷開連接，在使用keep-alive連接方式時則有可能是服務器主動請求斷開連接）。

一旦客戶端請求斷開連接，TCP服務器通過調用read()函數讀取socket文件內的斷開請求數據，同意斷開連接。

網站欄目：Web服務基礎
文章鏈接：http://m.newbst.com/article32/jesjsc.html

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