php原生socket实现客户端与服务端数据传输

本文转载于我的个人博客,原文地址 www.codeover.cn/php-socket/ 欢迎来访

socket介绍

实现网络进程之间的通信,几乎所有应用程序都是采用 socket,socket 是应用层与 TCP/IP 协议族通信的中间抽象层,它是一组接口。在设计模式中,socket 其实是一个门面模式,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

socket流程图

socket 的英文原意是 「孔」或「插座」,通常也被称作「套接字」,用于描述 IP 地址和端口,是一个通信链的句柄,可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。

socket 链接的三个过程

  1. 服务端监听:IP+端口号
  2. 客户端请求:发出向服务端的 IP 以及端口的连接请求
  3. 链接确认:服务端套接字监听到或者说接收到客户端套接字连接请求,他就会建立一个新的进程,把服务端的套接字描述发给客户端,以响应客户端的请求,一旦客户端确认了此描述,连接就建立好了。儿服务端的套接字继续处于监听状态,继续接受其他客户端套接字的连接请求。

建立连接过程

php实现socket

如果需要在 php 中使用 socket,则需要在编译 php 是添加 --enable-sockets 配置项来启用,可使用 php -m|grep sockets 命令检查启用情况,具体编译过程可参考 这篇文章

快速体验

服务端与客户端简略代码如下,运行后服务端会阻塞等待客户端连接,客户端会在控制台要求输入内容,输入后信息会在服务端打印,同时客户端显示转为大写的内容,此示例服务端与客户端运行在一台服务器:

服务端监听

<?php

// 创建套接字
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

// 设置 ip 被释放后立即可使用
socket_set_option($socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, true);

// 绑定ip与端口
socket_bind($socket, 0, 8888);

// 开始监听
socket_listen($socket);

while (true) {
    // 接收内容
    $conn_sock = socket_accept($socket);
    socket_getpeername($conn_sock, $ip, $port);
    // echo '请求ip: ' . $ip . PHP_EOL . '端口: ' . $port;

    while (true) {
        // 获取消息内容
        $msg = socket_read($conn_sock, 10240);
        // TODO 处理业务逻辑

        // 将信息转为大写并原样返回客户端
        socket_write($conn_sock, strtoupper($msg));

        echo $msg;
    }
}

客户端连接

<?php

// 创建套接字
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

// 连接服务端
socket_connect($socket, '127.0.0.1', 8888);

while (true) {
    // 让控制台输入内容
    fwrite(STDOUT, '请输入内容:');
    $in = fgets(STDIN);

    // 向服务端发送内容
    socket_write($socket, $in);

    // 读取服务端发送的消息
    $msg = socket_read($socket, 10240);
    echo $msg;
}

语法解释

socket_create

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

创建并返回一个套接字资源,通常也称作一个通讯节点。一个典型的 socket 由至少 2 个套接字组成,其中一个运行在客户端,一个运行在服务端。

参数:

  • domain 指定当前套接字使用什么协议,可用协议如下:

    Domain 描述
    AF_INET IPv4 网络协议,TCP 与 UDP 都可使用此协议
    AF_INET6 IPv6 网络协议,TCP 与 UDP 都可使用此协议
    AF_UNIX 本地通讯协议,具有高性能与低成本的 IPC
  • type 用户指定当前套接字使用的类型

    type 描述
    SOCK_STREAM 可顺序化的、可靠的、全双工的、基于链接的字节流,支持数据传送流量控制机制。TCP 协议基于这种流式套接字。
    SOCK_DGRAM 数据报文的支持(无连接、不可靠、固定最大长度)UDP 协议基于这种报文套接字
    SOCK_SEQPACKET 可顺序化的、可靠的、全双工的、面向连接的、固定最大长度的数据通信,数据端通过接收每一个数据段来读取整个数据包
    SOCK_RAW 读取原始的网络协议,这种特殊的套接字可用于手工构建任意类型的协议,一般使用这个套接字来实现 ICMP 请求
    SOCK_RDM 可靠的数据层,但不保证到达顺序,一般的操作系统都未实现此功能
  • protocol 设置指定 domain 套接字下的具体协议,如果所需协议是 TCP 或者 UDP,可以直接使用常量 SOL_TCPSOL_UDP,这个参数的具体值可通过 getprotobyname() 函数获取

返回值

socket_create() 正确时返回一个套接字资源,失败时返回 false。可以调用 socket_last_error() 获取错误码,错误码可以通过 socket_strerror(int $err_no) 转换为文字的错误说明。

socket_bind

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

绑定一个地址与端口到套接字

参数:

  • socket 使用 socket_create() 创建的套接字资源

  • address

    如果套接字是 AF_INET 族,那么 address 必须是一个四点法的 IP 地址,例如 127.0.0.10.0.0.0

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

  • port (可选)

    该参数仅用于使用 AF_INET 族时,指定当前套接字监听的端口号

返回值:

绑定成功返回 true,失败时则返回 false,同 socket_create ,在绑定失败时可以调用 socket_last_error() 获取错误码,错误码可以通过 socket_strerror(int $err_no) 转换为文字的错误说明。

socket_listen

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

在使用 socket_create() 创建套接字并使用 socket_bind() 将其绑定到名称之后,可能会告诉它侦听套接字上的传入连接。该函数仅适用于 SOCK_STREAMSOCK_SEQPACKET 类型的套接字。

参数:

  • socket 使用 socket_create() 创建的套接字资源
  • backlog 最大数量的积压传入连接将排队等待处理,如果连接请求到达时队列已满,则客户端可能会收到指示为 ECONNREFUSED 的错误。或者,如果底层协议支持重传,则可能会忽略该请求,以便重试可能会成功。

返回值:

绑定成功返回 true,失败时则返回 false,可以调用 socket_last_error() 获取错误码,错误码可以通过 socket_strerror(int $err_no) 转换为文字的错误说明。

socket_accept

socket_accept(resource $socket): resource|false

当有新的客户端连接时,返回一个新的 socket 资源以用于与客户端通信,如有多个连接排队,则返回第一个连接,相反如果没有待处理的连接,该函数会默认阻塞当前进程,直至新的客户端连接、断开

参数:

  • socket 使用 socket_create() 创建的套接字资源

返回值:

成功时返回一个新的套接字资源,错误时返回 false,可以调用 socket_last_error() 获取错误码,错误码可以通过 socket_strerror(int $err_no) 转换为文字的错误说明。

socket_connect

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

使用套接字实例发起到 address 的连接

参数:

  • socket 该参数必须是由 socket_create() 创建的 socket 实例

  • address

    如果套接字是 AF_INET 族,那么 address 必须是一个四点法的 IP 地址,例如 127.0.0.1 如果支持 IPv6 并且套接字是 AF_INET6,那么 address 也可以是一个有效的 IPv6 地址(例如 ::1

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

返回值:

成功时返回 true, 或者在失败时返回 false

socket_write

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

传输数据至指定套接字

参数:

  • socket 使用 socket_create()socket_accept() 创建的套接字资源

  • data 要发送的内容

  • length (可选)

    可以指定发送套接字的替代字节长度。如果这个长度大于实际发送内容的长度,它将被静默地截断为实际发送内容的长度。

返回值:

成功时返回成功发送的字节数,或者在失败时返回 false,可以调用 socket_last_error()socket_strerror(int $err_no) 获取具体错误信息

socket_read

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

从套接字资源内读取数据

参数:

  • socket 使用 socket_create()socket_accept() 创建的套接字资源(服务端为 socket_accept() 客户端为 socket_create()

  • length 指定最大能够读取的字节数。否则您可以使用 \r\n\0 结束读取(根据 mode 参数设置)

  • mode (可选)

    PHP_BINARY_READ (默认)- 使用系统的 recv() 函数。二进制安全地读取数据。

    PHP_NORMAL_READ - 读取到 \n\r 时停止。

返回值:

socket_read() 返回一个字符串,表示接收到的数据。如果发生了错误(包括远程主机关闭了连接),则返回 false,可以调用 socket_last_error()socket_strerror(int $err_no) 获取具体错误信息

socket_close

socket_close(resource $socket): void

关闭并销毁一个套接字资源

参数:

  • socket 使用 socket_create()socket_accept() 创建的套接字资源

返回值:

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