深入浅出讲解：php的socket通信原理

对TCP/IP、UDP、Socket编程这些词你不会很陌生吧？随着网络技术的发展，这些词充斥着我们的耳朵。那么我想问：

1.  什么是TCP/IP、UDP？

2.  Socket在哪里呢？

3.  Socket是什么呢？

4.  你会使用它们吗？

什么是TCP/IP、UDP？

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网间协议，是一个工业标准的协议集，它是为广域网（WANs）设计的。

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。

这里有一张图，表明了这些协议的关系。

TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。现在你知道TCP/IP与UDP的关系了吧。

Socket在哪里呢？

在图1中，我们没有看到Socket的影子，那么它到底在哪里呢？还是用图来说话，一目了然。

原来Socket在这里。

Socket是什么呢？

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

你会使用它们吗？

前人已经给我们做了好多的事了，网络间的通信也就简单了许多，但毕竟还是有挺多工作要做的。以前听到Socket编程，觉得它是比较高深的编程知识，但是只要弄清Socket编程的工作原理，神秘的面纱也就揭开了。

一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理，也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中，这也不一定。

先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

socket相关函数：

----------------------------------------------------------------------------------------------

• socket_accept() 接受一个Socket连接
• socket_bind() 把socket绑定在一个IP地址和端口上
• socket_clear_error() 清除socket的错误或者最后的错误代码
• socket_close() 关闭一个socket资源
• socket_connect() 开始一个socket连接
• socket_create_listen() 在指定端口打开一个socket监听
• socket_create_pair() 产生一对没有区别的socket到一个数组里
• socket_create() 产生一个socket，相当于产生一个socket的数据结构
• socket_get_option() 获取socket选项
• socket_getpeername() 获取远程类似主机的ip地址
• socket_getsockname() 获取本地socket的ip地址
• socket_iovec_add() 添加一个新的向量到一个分散/聚合的数组
• socket_iovec_alloc() 这个函数创建一个能够发送接收读写的iovec数据结构
• socket_iovec_delete() 删除一个已经分配的iovec
• socket_iovec_fetch() 返回指定的iovec资源的数据
• socket_iovec_free() 释放一个iovec资源
• socket_iovec_set() 设置iovec的数据新值
• socket_last_error() 获取当前socket的最后错误代码
• socket_listen() 监听由指定socket的所有连接
• socket_read() 读取指定长度的数据
• socket_readv() 读取从分散/聚合数组过来的数据
• socket_recv() 从socket里结束数据到缓存
• socket_recvfrom() 接受数据从指定的socket，如果没有指定则默认当前socket
• socket_recvmsg() 从iovec里接受消息
• socket_select() 多路选择
• socket_send() 这个函数发送数据到已连接的socket
• socket_sendmsg() 发送消息到socket
• socket_sendto() 发送消息到指定地址的socket
• socket_set_block() 在socket里设置为块模式
• socket_set_nonblock() socket里设置为非块模式
• socket_set_option() 设置socket选项
• socket_shutdown() 这个函数允许你关闭读、写、或者指定的socket
• socket_strerror() 返回指定错误号的详细错误
• socket_write() 写数据到socket缓存
• socket_writev() 写数据到分散/聚合数组

案例一：socket通信演示

服务器端：

<?php
//确保在连接客户端时不会超时
set_time_limit(0);

$ip = '127.0.0.1';
$port = 1935;

/*
 +-------------------------------
 *  @socket通信整个过程
 +-------------------------------
 *  @socket_create
 *  @socket_bind
 *  @socket_listen
 *  @socket_accept
 *  @socket_read
 *  @socket_write
 *  @socket_close
 +--------------------------------
 */

/*----------------  以下操作都是手册上的  -------------------*/
if(($sock = socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,SOL_TCP)) < 0) {
  echo "socket_create() 失败的原因是:".socket_strerror($sock)."\n";
}

if(($ret = socket_bind($sock,$ip,$port)) < 0) {
  echo "socket_bind() 失败的原因是:".socket_strerror($ret)."\n";
}

if(($ret = socket_listen($sock,4)) < 0) {
  echo "socket_listen() 失败的原因是:".socket_strerror($ret)."\n";
}

$count = 0;

do {
  if (($msgsock = socket_accept($sock)) < 0) {
    echo "socket_accept() failed: reason: " . socket_strerror($msgsock) . "\n";
    break;
  } else {
    
    //发到客户端
    $msg ="测试成功！\n";
    socket_write($msgsock, $msg, strlen($msg));
    
    echo "测试成功了啊\n";
    $buf = socket_read($msgsock,8192);
    
    
    $talkback = "收到的信息:$buf\n";
    echo $talkback;
    
    if(++$count >= 5){
      break;
    };
    
  
  }
  //echo $buf;
  socket_close($msgsock);

} while (true);

socket_close($sock);
?>

这是socket的服务端代码。然后运行cmd，注意是自己的程序存放路径啊。

没有反映，对现在服务端的程序已经开始运行，端口已经开始监听了。运行netstat -ano可以查看端口情况，我的是1935端口

看，端口已经处于LISTENING状态了。接下来我们只要运行客户端程序即可连接上。上代码

<?php
error_reporting(E_ALL);
set_time_limit(0);
echo "<h2>TCP/IP Connection</h2>\n";

$port = 1935;
$ip = "127.0.0.1";

/*
 +-------------------------------
 *  @socket连接整个过程
 +-------------------------------
 *  @socket_create
 *  @socket_connect
 *  @socket_write
 *  @socket_read
 *  @socket_close
 +--------------------------------
 */

$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
if ($socket < 0) {
  echo "socket_create() failed: reason: " . socket_strerror($socket) . "\n";
}else {
  echo "OK.\n";
}

echo "试图连接 '$ip' 端口 '$port'...\n";
$result = socket_connect($socket, $ip, $port);
if ($result < 0) {
  echo "socket_connect() failed.\nReason: ($result) " . socket_strerror($result) . "\n";
}else {
  echo "连接OK\n";
}

$in = "Ho\r\n";
$in .= "first blood\r\n";
$out = '';

if(!socket_write($socket, $in, strlen($in))) {
  echo "socket_write() failed: reason: " . socket_strerror($socket) . "\n";
}else {
  echo "发送到服务器信息成功！\n";
  echo "发送的内容为:<font color='red'>$in</font> <br>";
}

while($out = socket_read($socket, 8192)) {
  echo "接收服务器回传信息成功！\n";
  echo "接受的内容为:",$out;
}


echo "关闭SOCKET...\n";
socket_close($socket);
echo "关闭OK\n";
?>

至此客户端已经连接上服务端了。

案例二：代码详解

// 设置一些基本的变量
$host = "192.168.1.99";
$port = 1234;
// 设置超时时间
set_time_limit(0);
// 创建一个Socket
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) or die("Could not createsocket\n");
//绑定Socket到端口
$result = socket_bind($socket, $host, $port) or die("Could not bind tosocket\n");
// 开始监听链接
$result = socket_listen($socket, 3) or die("Could not set up socketlistener\n");
// accept incoming connections
// 另一个Socket来处理通信
$spawn = socket_accept($socket) or die("Could not accept incomingconnection\n");
// 获得客户端的输入
$input = socket_read($spawn, 1024) or die("Could not read input\n");
// 清空输入字符串
$input = trim($input);
//处理客户端输入并返回结果
$output = strrev($input) . "\n";
socket_write($spawn, $output, strlen ($output)) or die("Could not write
output\n");
// 关闭sockets
socket_close($spawn);
socket_close($socket);

下面是其每一步骤的详细说明:

1.第一步是建立两个变量来保存Socket运行的服务器的IP地址和端口.你可以设置为你自己的服务器和端口(这个端口可以是1到65535之间的数字),前提是这个端口未被使用.

// 设置两个变量
$host = "192.168.1.99";
$port = 1234;

2.在服务器端可以使用set_time_out()函数来确保PHP在等待客户端连接时不会超时.

// 超时时间
set_time_limit(0);

3.在前面的基础上,现在该使用socket_creat()函数创建一个Socket了―这个函数返回一个Socket句柄,这个句柄将用在以后所有的函数中.

// 创建Socket
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) or die("Could not create
socket\n");

第一个参数”AF_INET”用来指定域名;

第二个参数”SOCK_STREM”告诉函数将创建一个什么类型的Socket(在这个例子中是TCP类型)

因此,如果你想创建一个UDP Socket的话,你可以使用如下的代码:

// 创建 socket
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0) or die("Could not create
socket\n");

4.一旦创建了一个Socket句柄,下一步就是指定或者绑定它到指定的地址和端口.这可以通过socket_bind()函数来完成.

// 绑定 socket to 指定地址和端口
$result = socket_bind($socket, $host, $port) or die("Could not bind to
socket\n");

5.当Socket被创建好并绑定到一个端口后,就可以开始监听外部的连接了.PHP允许你由socket_listen()函数来开始一个监听,同时你可以指定一个数字(在这个例子中就是第二个参数:3)

// 开始监听连接
$result = socket_listen($socket, 3) or die("Could not set up socket
listener\n");

6.到现在,你的服务器除了等待来自客户端的连接请求外基本上什么也没有做.一旦一个客户端的连接被收到,socket_accept()函数便开始起作用了,它接收连接请求并调用另一个子Socket来处理客户端C服务器间的信息.

//接受请求链接
// 调用子socket 处理信息
$spawn = socket_accept($socket) or die("Could not accept incoming
connection\n");

这个子socket现在就可以被随后的客户端C服务器通信所用了.

7.当一个连接被建立后,服务器就会等待客户端发送一些输入信息,这写信息可以由socket_read()函数来获得,并把它赋值给PHP的$input变量.

// 读取客户端输入
$input = socket_read($spawn, 1024) or die("Could not read input\n");

socker_read的第而个参数用以指定读入的字节数,你可以通过它来限制从客户端获取数据的大小.

注意:socket_read函数会一直读取壳户端数据,直到遇见\n,\t或者\0字符.PHP脚本把这写字符看做是输入的结束符.

8.现在服务器必须处理这些由客户端发来是数据(在这个例子中的处理仅仅包含数据的输入和回传到客户端).这部分可以由socket_write()函数来完成(使得由通信socket发回一个数据流到客户端成为可能)

// 处理客户端输入并返回数据
$output = strrev($input) . "\n";
socket_write($spawn, $output, strlen ($output)) or die("Could not write
output\n");

9.一旦输出被返回到客户端,父/子socket都应通过socket_close()函数来终止

// 关闭 sockets
socket_close($spawn);
socket_close($socket);