数据库引擎开发以及常见数据库内部原理学习（3）：网络编程基础

• 网络理论

• 程序流程

1. 网络原理
• 计算机网路是一种允许计算机进行即时通讯的工具
• 计算机物理连接可能是电缆也可能是无线介质
• 生成、转发以及销毁数据的网络设备称之为网络节点
2. OSI模型
• 国际标准协议OSI模型是一种字面模型，而且跟IP协议没关系
• 第一层：物理层：bit流传输，主要是物理介质
• 第二层：数据链路层：提供介质访问，链路管理，各种链路转换
• 第三层：网络层：寻址和路由的选择，路由器，转换寻址，路由器
• 第四层：传输层：建立主机端到端的连接，4层，0保障最少，3最多
• 第五层：会话层：建立、维护和管理会话，建立的检查点等机制
• 第六层：表示层：处理数据格式、数据加密，提供与应用分离的格式
• 第七层：应用层：提供应用程序间通信，识别资源模式
3. IP协议
• 为计算机网络相互连接进行通讯而设计的协议
• 是一套由软件、程序所组成的协议，把各种系统不同的信息转换成统一的格式，使所有的网络节点能实现互通。
• 第一层：链路层
• 第二层：连接层，IPV4、IPV6
• 第三层：传输层
• 第四层：应用层
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4. TCP协议
• TCP协议是IP协议组件中最重要的组成部分
• TCP基于IP协议，提供了可靠，有序，错误校验的数据流，用于局域网和广域网中程序之间的信息交换。
• 坐落于IP协议的传输层
5. Socket套接字
• 程序间通讯流的终端，客户端使用套接字进行通讯。
• 套接字API是一种应用程序开发接口，一般由操作系统提供。（一般指广域网套接字）
• 一般为IP地址与端口的结合
• 组成：本地IP、远程IP、协议
6. 程序流程
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• 客户端流程：建立套接字-连接服务器-进行通讯-关闭套接字
• 服务端流程：建立套接字-监听-接收连接请求-进行通讯-接收客户端关闭套接字信息-关闭套接字
7. 函数接口
• socket()创建一个新的套接字并分配系统资源
• bind()一般用于服务端，将套接字与套接字地址（例如本地端口以及IP地址）绑定
• listen() 一般用于服务端，将绑定的TCP置于监听状态
• connect() 一般用于客户端，分配一个本地的空闲端口，并且与远程地址建立连接
• accept() 一般用于服务端，接受一个新的连接请求，并创建一个与该链接绑定的套接字
• send() 与 recv(), 或 write() 与read(), 或sendto() 与recvfrom()用于发送和接收数据
• close() 关闭一个打开的套接字并释放资源
• gethostbyname() 与gethostbyaddr() 在IPv4协议中解析域名和地址
• select() 用于等待一个或多个指定套接字的下一个读写事件
• poll()用于测试一个或多个套接字的读写状态
• getsockopt() 得到指定套接字的参数
• setsockopt() 配置指定套接字的参数
8. 典型服务端
• 1. int main(void)
  2. {
  3. //套接字地址
  4. struct sockaddr_instSockAddr;
  5. //建立套接字
  6. intSocketFD= socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
  7. //判断套接字是否成功
  8. if(-1==SocketFD)
  9. {
  10. perror("can not create socket");
  11. exit(EXIT_FAILURE);
  12. }
  13. //重置套接字地址信息
  14. memset(&stSockAddr,0,sizeof(stSockAddr));
  16. stSockAddr.sin_family= AF_INET;
  17. stSockAddr.sin_port= htons(1100);
  18. stSockAddr.sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY);
  19. //绑定端口
  20. if(-1== bind(SocketFD,(structsockaddr*)&stSockAddr,
  21. sizeof(stSockAddr)))
  22. {
  23. perror("error bind failed");
  24. close(SocketFD);
  25. exit(EXIT_FAILURE);
  26. }
  27. //监听端口
  28. if(-1== listen(SocketFD,10))
  29. {
  30. perror("error listen failed");
  31. close(SocketFD);
  32. exit(EXIT_FAILURE);
  33. }
  34. //循环
  35. for(;;)
  36. {
  37. //监听连接
  38. intConnectFD= accept(SocketFD, NULL, NULL);
  39. if(0>ConnectFD)
  40. {
  41. perror("error accept failed");
  42. close(SocketFD);
  43. exit(EXIT_FAILURE);
  44. }
  46. /* perform read write operations ...
  47. read(ConnectFD,buff,size)*/
  48. if(-1== shutdown(ConnectFD, SHUT_RDWR))
  49. {
  50. perror("can not shutdown socket");
  51. close(ConnectFD);
  52. close(SocketFD);
  53. exit(EXIT_FAILURE);
  54. }
  55. close(ConnectFD);
  56. }
  57. close(SocketFD);
  58. return EXIT_SUCCESS;
  59. }
9. 典型客户端
• 1. int main(void)
  2. {
  3. struct sockaddr_instSockAddr;
  4. intRes;
  5. intSocketFD= socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
  6. if(-1==SocketFD)
  7. {
  8. perror("cannot create socket");
  9. exit(EXIT_FAILURE);
  10. }
  11. memset(&stSockAddr,0,sizeof(stSockAddr));
  12. stSockAddr.sin_family= AF_INET;
  13. stSockAddr.sin_port= htons(1100);
  14. Res= inet_pton(AF_INET,"192.168.1.3",&stSockAddr.sin_addr);
  15. }
  17. if(0>Res)
  18. {
  19. perror("error: first parameter is not a valid address family");
  20. close(SocketFD);
  21. exit(EXIT_FAILURE);
  22. }
  23. elseif(0==Res)
  24. {
  25. perror("char string (second parameter does not contain valid
  26. ipaddress)");
  27. close(SocketFD);
  28. exit(EXIT_FAILURE);
  29. }
  31. if(-1== connect(SocketFD,(struct sockaddr*)&stSockAddr,
  32. sizeof(stSockAddr)))
  33. {
  34. perror("connect failed");
  35. close(SocketFD);
  36. exit(EXIT_FAILURE);
  37. }
  38. /* perform read write operations ... */
  39. (void) shutdown(SocketFD, SHUT_RDWR);
  40. close(SocketFD);
  41. return EXIT_SUCCESS;
  42. }

2.简化:

1. 计算机网络是一种允许计算机通讯的工具。
2. OSI模型是一种标准化的字面模型，没有真正的广泛运用，其包括：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
3. IP网络互联协议是一种被广泛运用的互联网协议，主要包括：链路层、连接层、传输层、应用层。
4. TCP基于IP协议，提供了可靠，有序，错误校验的数据流，是广泛运用与程序中间的。
5. 套接字是一种一般由系统提供的应用程序开发接口。

3.背诵:

4.思考:

1. 网络编程的难度到底在哪里，这里一直是我薄弱网络编程水平所无法真正理解的地方。作为一个java程序员，了解过c，api不难用，netty也关注过，似乎打造一个稳定的网络服务是一件非常麻烦的事情，作为程序员，其实在本质上很难理解对错之外的事情。这个似乎可以说得上是缺陷。能力上的缺陷。

5.复习:

1. 总结

1. 数据库调优里面有这么句话，80%的数据库问题，与数据库本身无关，这些无关问题里面，又以网络问题为重中之重，Oracle的监听配置也是非常容易出现问题。
2. 在分布式数据库时代，成本的开销主要集中在网络IO之上，所以说，网络对于数据库的重要性不言而喻。
3. 我们这里网路暂时需要的是建立一个客户端与服务端的通讯