php原生socket實現客戶端與服務端資料傳輸

荒街！發表於2022-06-20
PHP客戶端服務端
系列文章：
php原生socket實現客戶端與服務端資料傳輸 php原生socket之IO多路複用以及實現web伺服器

本文轉載於我的個人部落格，原文地址 www.codeover.cn/php-socket/ 歡迎來訪

socket介紹

實現網路程式之間的通訊，幾乎所有應用程式都是採用 socket，socket 是應用層與 TCP/IP 協議族通訊的中間抽象層，它是一組介面。在設計模式中，socket 其實是一個門面模式，它把複雜的 TCP/IP 協議族隱藏在 socket 介面後面，對使用者來說，一組簡單的介面就是全部，讓 socket 去組織資料，以符合指定的協議

socket流程圖

socket 的英文原意是 「孔」或「插座」，通常也被稱作「套接字」，用於描述 IP 地址和埠，是一個通訊鏈的控制程式碼，可以用來實現不同虛擬機器或不同計算機之間的通訊。

socket 連結的三個過程

  1. 服務端監聽：IP+埠號
  2. 客戶端請求：發出向服務端的 IP 以及埠的連線請求
  3. 連結確認：服務端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字連線請求，他就會建立一個新的程式，把服務端的套接字描述發給客戶端，以響應客戶端的請求，一旦客戶端確認了此描述，連線就建立好了。兒服務端的套接字繼續處於監聽狀態，繼續接受其他客戶端套接字的連線請求。

建立連線過程

php實現socket

如果需要在 php 中使用 socket，則需要在編譯 php 是新增 --enable-sockets 配置項來啟用，可使用 php -m|grep sockets 命令檢查啟用情況，具體編譯過程可參考 這篇文章

快速體驗

服務端與客戶端簡略程式碼如下，執行後服務端會阻塞等待客戶端連線，客戶端會在控制檯要求輸入內容，輸入後資訊會在服務端列印，同時客戶端顯示轉為大寫的內容，此示例服務端與客戶端執行在一臺伺服器：

服務端監聽

<?php

// 建立套接字
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

// 設定 ip 被釋放後立即可使用
socket_set_option($socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, true);

// 繫結ip與埠
socket_bind($socket, 0, 8888);

// 開始監聽
socket_listen($socket);

while (true) {
    // 接收內容
    $conn_sock = socket_accept($socket);
    socket_getpeername($conn_sock, $ip, $port);
    // echo '請求ip: ' . $ip . PHP_EOL . '埠: ' . $port;

    while (true) {
        // 獲取訊息內容
        $msg = socket_read($conn_sock, 10240);
        // TODO 處理業務邏輯

        // 將資訊轉為大寫並原樣返回客戶端
        socket_write($conn_sock, strtoupper($msg));

        echo $msg;
    }
}

客戶端連線

<?php

// 建立套接字
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

// 連線服務端
socket_connect($socket, '127.0.0.1', 8888);

while (true) {
    // 讓控制檯輸入內容
    fwrite(STDOUT, '請輸入內容：');
    $in = fgets(STDIN);

    // 向服務端傳送內容
    socket_write($socket, $in);

    // 讀取服務端傳送的訊息
    $msg = socket_read($socket, 10240);
    echo $msg;
}

語法解釋

socket_create

socket_create(int $domain,int $type, int $protocol): resource|false

建立並返回一個套接字資源，通常也稱作一個通訊節點。一個典型的 socket 由至少 2 個套接字組成，其中一個執行在客戶端，一個執行在服務端。

引數：

  • domain 指定當前套接字使用什麼協議，可用協議如下：

    Domain 描述
    AF_INET IPv4 網路協議，TCP 與 UDP 都可使用此協議
    AF_INET6 IPv6 網路協議，TCP 與 UDP 都可使用此協議
    AF_UNIX 本地通訊協議，具有高效能與低成本的 IPC

  • type 使用者指定當前套接字使用的型別

    type 描述
    SOCK_STREAM 可順序化的、可靠的、全雙工的、基於連結的位元組流，支援資料傳送流量控制機制。TCP 協議基於這種流式套接字。
    SOCK_DGRAM 資料包文的支援（無連線、不可靠、固定最大長度）UDP 協議基於這種報文套接字
    SOCK_SEQPACKET 可順序化的、可靠的、全雙工的、面向連線的、固定最大長度的資料通訊，資料端通過接收每一個資料段來讀取整個資料包
    SOCK_RAW 讀取原始的網路協議，這種特殊的套接字可用於手工構建任意型別的協議，一般使用這個套接字來實現 ICMP 請求
    SOCK_RDM 可靠的資料層，但不保證到達順序，一般的作業系統都未實現此功能

  • protocol 設定指定 domain 套接字下的具體協議，如果所需協議是 TCP 或者 UDP，可以直接使用常量 SOL_TCP 或 SOL_UDP，這個引數的具體值可通過 getprotobyname() 函式獲取

返回值

socket_create() 正確時返回一個套接字資源，失敗時返回 false。可以呼叫 socket_last_error() 獲取錯誤碼，錯誤碼可以通過 socket_strerror(int $err_no) 轉換為文字的錯誤說明。

socket_bind

socket_bind(resource $socket, string $address [, int $port]): bool

繫結一個地址與埠到套接字

引數：

  • socket 使用 socket_create() 建立的套接字資源

  • address

    如果套接字是 AF_INET 族，那麼 address 必須是一個四點法的 IP 地址，例如 127.0.0.1、0.0.0.0

    如果套接字是 AF_UNIX 族，那麼 address 是 Unix 套接字一部分（例如 /tmp/my.sock ）

  • port （可選）

    該引數僅用於使用 AF_INET 族時，指定當前套接字監聽的埠號

返回值：

繫結成功返回 true，失敗時則返回 false，同 socket_create ，在繫結失敗時可以呼叫 socket_last_error() 獲取錯誤碼，錯誤碼可以通過 socket_strerror(int $err_no) 轉換為文字的錯誤說明。

socket_listen

socket_listen(resource $socket [, int $backlog]): bool

在使用 socket_create() 建立套接字並使用 socket_bind() 將其繫結到名稱之後，可能會告訴它偵聽套接字上的傳入連線。該函式僅適用於 SOCK_STREAM 或 SOCK_SEQPACKET 型別的套接字。

引數：

  • socket 使用 socket_create() 建立的套接字資源
  • backlog 最大數量的積壓傳入連線將排隊等待處理，如果連線請求到達時佇列已滿，則客戶端可能會收到指示為 ECONNREFUSED 的錯誤。或者，如果底層協議支援重傳，則可能會忽略該請求，以便重試可能會成功。

返回值：

繫結成功返回 true，失敗時則返回 false，可以呼叫 socket_last_error() 獲取錯誤碼，錯誤碼可以通過 socket_strerror(int $err_no) 轉換為文字的錯誤說明。

socket_accept

socket_accept(resource $socket): resource|false

當有新的客戶端連線時，返回一個新的 socket 資源以用於與客戶端通訊，如有多個連線排隊，則返回第一個連線，相反如果沒有待處理的連線，該函式會預設阻塞當前程式，直至新的客戶端連線、斷開

引數：

  • socket 使用 socket_create() 建立的套接字資源

返回值：

成功時返回一個新的套接字資源，錯誤時返回 false，可以呼叫 socket_last_error() 獲取錯誤碼，錯誤碼可以通過 socket_strerror(int $err_no) 轉換為文字的錯誤說明。

socket_connect

socket_connect(resource $socket, string $address [, int $port = null]): bool

使用套接字例項發起到 address 的連線

引數：

  • socket 該引數必須是由 socket_create() 建立的 socket 例項

  • address

    如果套接字是 AF_INET 族，那麼 address 必須是一個四點法的 IP 地址，例如 127.0.0.1 如果支援 IPv6 並且套接字是 AF_INET6，那麼 address 也可以是一個有效的 IPv6 地址（例如 ::1）

    如果套接字是 AF_UNIX 族，那麼 address 是 Unix 套接字一部分（例如 /tmp/my.sock ）

返回值：

成功時返回 true， 或者在失敗時返回 false

socket_write

socket_write(resource $socket, string $data [, int $length = null]): int|false

傳輸資料至指定套接字

引數：

  • socket 使用 socket_create() 或 socket_accept() 建立的套接字資源

  • data 要傳送的內容

  • length （可選）

    可以指定傳送套接字的替代位元組長度。如果這個長度大於實際傳送內容的長度，它將被靜默地截斷為實際傳送內容的長度。

返回值：

成功時返回成功傳送的位元組數，或者在失敗時返回 false，可以呼叫 socket_last_error() 與 socket_strerror(int $err_no) 獲取具體錯誤資訊

socket_read

socket_read(resource $socket, int $length, int $mode = PHP_BINARY_READ): string|false

從套接字資源內讀取資料

引數：

  • socket 使用 socket_create() 或 socket_accept() 建立的套接字資源（服務端為 socket_accept() 客戶端為 socket_create()）

  • length 指定最大能夠讀取的位元組數。否則您可以使用 \r、\n、\0 結束讀取（根據 mode 引數設定）

  • mode （可選）

    PHP_BINARY_READ （預設）- 使用系統的 recv() 函式。二進位制安全地讀取資料。

    PHP_NORMAL_READ - 讀取到 \n、\r 時停止。

返回值：

socket_read() 返回一個字串，表示接收到的資料。如果發生了錯誤（包括遠端主機關閉了連線），則返回 false，可以呼叫 socket_last_error() 與 socket_strerror(int $err_no) 獲取具體錯誤資訊

socket_close

socket_close(resource $socket): void

關閉並銷燬一個套接字資源

引數：

  • socket 使用 socket_create() 或 socket_accept() 建立的套接字資源

返回值：

無

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