Linux TCP Socket程序是网络编程中的核心内容，它基于TCP协议实现可靠的、面向连接的数据传输，本文将从基础概念、编程流程、关键函数及优化实践等方面，系统介绍Linux TCP Socket程序的开发方法。
TCP协议与Socket基础
TCP（传输控制协议）是一种面向连接的可靠传输协议，提供数据顺序化、错误校验和流量控制等功能，在Linux中，Socket是网络编程的API接口，通过系统调用实现进程间的网络通信，TCP Socket通信分为服务器端和客户端两种角色，服务器端监听连接请求,客户端主动发起连接。
服务器端程序开发流程
服务器端程序开发主要包括以下步骤：
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创建Socket
使用socket()函数创建套接字，指定地址族（AF_INET）、套接字类型（SOCK_STREAM）和协议（0）。int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
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绑定地址与端口
通过bind()函数将Socket与本地IP地址和端口号绑定，结构体sockaddr_in用于存储IPv4地址信息。struct sockaddr_in address; address.sin_family = AF_INET; address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; address.sin_port = htons(8080); bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
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监听连接
调用listen()函数使Socket进入监听状态，参数backlog指定最大待处理连接数。listen(server_fd, 3);
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接受连接
使用accept()函数阻塞等待客户端连接，返回新的Socket描述符用于后续通信。int client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&address, (socklen_t*)&addrlen);
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数据收发
通过read()和write()函数进行数据读写，注意处理部分读写情况。
char buffer[1024] = {0}; read(client_fd, buffer, 1024); write(client_fd, "Hello, client!", 13); -
关闭连接
通信完成后调用close()关闭Socket。close(client_fd); close(server_fd);
客户端程序开发流程
客户端程序流程相对简单,核心步骤如下：
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创建Socket
与服务器端相同，使用socket()函数创建套接字。 -
连接服务器
调用connect()函数向服务器发起连接，需指定服务器的IP地址和端口号。struct sockaddr_in serv_addr; serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_port = htons(8080); inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr); connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
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数据收发
使用send()和recv()函数（或read()/write()）与服务器交换数据。 -
关闭连接
完成通信后关闭Socket。
关键函数与错误处理
| 函数名 | 功能描述 | 返回值说明 |
|---|---|---|
| socket() | 创建套接字 | 成功返回Socket描述符，失败返回-1 |
| bind() | 绑定地址与端口 | 成功返回0，失败返回-1 |
| listen() | 开始监听连接 | 成功返回0，失败返回-1 |
| accept() | 接受客户端连接 | 成功返回新Socket描述符，失败返回-1 |
| connect() | 客户端连接服务器 | 成功返回0，失败返回-1 |
| read()/write() | 数据读写 | 成功返回读写字节数，失败返回-1 |
| close() | 关闭套接字 | 成功返回0，失败返回-1 |
错误处理是程序稳定性的关键。accept()可能被信号中断，需要通过EINTR错误判断是否重试；read()可能返回0表示连接关闭,需及时处理。
优化实践
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多路复用技术
使用select()、poll()或epoll()实现I/O多路复用，避免为每个连接创建线程，提高并发性能。epoll在Linux下性能最优,支持边缘触发模式。 -
非阻塞I/O
通过fcntl()设置Socket为非阻塞模式，配合epoll实现异步I/O,避免线程阻塞。 -
TCP参数调优
SO_REUSEADDR：快速重启服务器时避免端口占用TCP_NODELAY：禁用Nagle算法，减少小数据包延迟SO_RCVBUF/SO_SNDBUF：调整接收/发送缓冲区大小
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优雅关闭
使用shutdown()函数关闭双向或单向连接，确保数据完整传输后调用close()。
完整示例代码片段
以下为简化版服务器端代码框架：
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in address = {
.sin_family = AF_INET,
.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY,
.sin_port = htons(8080)
};
bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
listen(server_fd, 3);
int client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);
char buffer[1024] = {0};
read(client_fd, buffer, 1024);
printf("Message from client: %s\n", buffer);
close(client_fd);
close(server_fd);
return 0;
}
Linux TCP Socket程序开发需要深入理解TCP协议特性和Socket API机制，从基础的网络通信流程到高级的优化技术，开发者需结合实际场景选择合适的方案，通过合理的错误处理、并发控制和参数调优，可构建高性能、高可靠性的网络服务程序。
