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嵌入式学习Day33

news 来源：原创 2025/6/7 15:50:01

bs模型与cs模型的区别

**bs模型（Browser/Server模型）和cs模型（Client/Server模型）**是两种常见的软件架构模式，它们在结构、部署和维护等方面存在显著差异。以下是两者的主要区别：

架构差异

bs模型基于浏览器作为客户端，所有业务逻辑和数据处理集中在服务器端，客户端仅负责展示和用户交互。典型的bs应用包括网页邮箱、在线办公工具等。

cs模型需要安装独立的客户端软件，客户端承担部分业务逻辑和数据处理，服务器端负责核心数据管理和服务提供。常见的cs应用包括桌面游戏、传统ERP系统等。

部署与维护

bs模型的客户端无需安装，只需浏览器即可访问，升级和维护仅在服务器端完成，降低了用户端的维护成本。

cs模型的客户端需要单独安装和升级，每次更新可能涉及用户端的软件更新，维护成本相对较高。

性能与资源占用

bs模型的性能依赖于网络环境和服务器负载，客户端资源占用较少，适合轻量级应用。

cs模型可以充分利用客户端硬件资源，处理复杂计算和图形渲染时性能更优，适合对性能要求较高的应用

跨平台兼容性

bs模型天然具备跨平台特性，只要设备支持现代浏览器即可运行，兼容性较好。

cs模型通常需要针对不同操作系统开发特定版本，跨平台支持相对复杂。

网络依赖

bs模型高度依赖网络连接，离线状态下功能受限或无法使用。

cs模型部分功能可离线运行，数据同步可在网络恢复后进行。

性能表现
- BS资源消耗集中在服务器端 $$ T_{\text{响应}} = T_{\text{网络}} + T_{\text{服务器处理}} $$
- CS可分担计算到客户端（$本地计算 + 数据缓存$）
安全性
- CS可采用私有加密协议（$AES-256 + 自定义封装$）
- BS依赖HTTPS等标准安全机制
典型应用
- BS：Web邮箱、在线文档
- CS：大型游戏、专业设计软件

选择依据：

当需要快速迭代、跨平台访问时优先BS
对性能要求高、需要复杂交互时考虑CS

P2P模型概述

P2P（Peer-to-Peer）模型是一种分布式网络架构，节点（peers）直接通信与共享资源，无需依赖中央服务器。其核心特点是去中心化、高扩展性和容错性，广泛应用于文件共享、区块链、实时通信等领域。

关键特点

去中心化：节点平等参与，无单点故障风险。
资源共享：节点既是资源提供者（server）又是消费者（client）。
自组织性：网络动态调整，节点可自由加入或退出。

常见类型

纯P2P：无中心节点，如比特币网络。
混合P2P：部分依赖服务器协调，如Skype。
结构化P2P：使用分布式哈希表（DHT）组织节点，如Chord协议。
非结构化P2P：随机连接节点，如Gnutella。

TCP：

三次握手四次挥手示意图：

TCP三次握手

TCP三次握手是建立连接的过程，确保双方能够正常通信。具体步骤如下：

客户端发送SYN报文，序列号为x，进入SYN_SENT状态。SYN报文表示请求建立连接。

服务器收到SYN报文后，回复SYN+ACK报文，序列号为y，确认号为x+1，进入SYN_RCVD状态。SYN+ACK报文表示确认客户端的请求并同意建立连接。

客户端收到SYN+ACK报文后，发送ACK报文，序列号为x+1，确认号为y+1，进入ESTABLISHED状态。服务器收到ACK报文后也进入ESTABLISHED状态。

客户端 -> 服务器: SYN=1, seq=x
服务器 -> 客户端: SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1
客户端 -> 服务器: ACK=1, seq=x+1, ack=y+1

TCP四次挥手

TCP四次挥手是终止连接的过程，确保双方数据完全传输完毕。具体步骤如下：

客户端发送FIN报文，序列号为u，进入FIN_WAIT_1状态。FIN报文表示请求断开连接。

服务器收到FIN报文后，回复ACK报文，确认号为u+1，进入CLOSE_WAIT状态。客户端收到ACK报文后进入FIN_WAIT_2状态。

服务器发送FIN报文，序列号为v，进入LAST_ACK状态。FIN报文表示同意断开连接。

客户端收到FIN报文后，回复ACK报文，确认号为v+1，进入TIME_WAIT状态。服务器收到ACK报文后关闭连接。客户端等待2MSL后也关闭连接。

客户端 -> 服务器: FIN=1, seq=u
服务器 -> 客户端: ACK=1, ack=u+1
服务器 -> 客户端: FIN=1, seq=v
客户端 -> 服务器: ACK=1, ack=v+1

常见问题

三次握手确保双方收发能力正常，避免资源浪费。四次挥手确保数据完全传输，防止数据丢失。TIME_WAIT状态防止最后一个ACK丢失导致服务器无法关闭。

tcp常规流程图：

TCP服务端核心函数解析

在Linux系统中，创建TCP服务端主要涉及以下关键函数，每个函数在通信流程中承担特定角色：

socket()

创建通信端点，返回文件描述符。参数指定协议族和套接字类型：

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain: 通常为AF_INET（IPv4）或AF_INET6（IPv6）
type: SOCK_STREAM表示TCP协议
protocol: 通常为0，让系统自动选择

错误时会返回-1，并设置errno。典型用法：

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd == -1) {perror("socket creation failed");exit(EXIT_FAILURE);
}

bind()

将套接字与特定IP地址和端口绑定：

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: socket()返回的文件描述符
addr: 指向包含地址信息的结构体（需转换为sockaddr*）
addrlen: 地址结构体长度

地址结构体典型配置：

struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听所有网卡
servaddr.sin_port = htons(8080); // 端口号

listen()

将套接字置为被动监听状态：

int listen(int sockfd, int backlog);

backlog: 已完成连接队列的最大长度，现代内核会自动调整这个值
成功返回0，失败返回-1

典型调用：

if (listen(sockfd, SOMAXCONN) == -1) {perror("listen failed");close(sockfd);exit(EXIT_FAILURE);
}

accept()

接受客户端连接，返回新套接字描述符：

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

addr: 用于存储客户端地址信息（可设为NULL）
addrlen: 输入时为addr缓冲区长度，输出时为实际长度
成功返回非负文件描述符，失败返回-1

recv()/send()

进行数据收发操作：

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

flags: 通常为0，可选MSG_WAITALL等标志
返回值表示实际收发字节数，0表示对端关闭连接，-1表示错误

close()

关闭套接字描述符：

int close(int fd);

对于服务端程序，需要分别关闭监听套接字和连接套接字。

服务端示例：

TCP客户端函数解析

在Linux中，TCP客户端通常使用套接字API实现网络通信。以下是TCP客户端中常用函数的详细解析：

socket()

用于创建一个套接字，返回文件描述符。

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain: 协议族，TCP通常使用AF_INET或AF_INET6
type: 套接字类型，TCP使用SOCK_STREAM
protocol: 通常为0，系统自动选择
返回值：成功返回非负描述符，失败返回-1

connect()

用于与服务器建立连接。

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: socket()返回的描述符
addr: 指向包含服务器地址和端口的结构体
addrlen: 结构体长度
返回值：成功返回0，失败返回-1

send()

用于向已连接的套接字发送数据。

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

sockfd: 已连接的套接字描述符
buf: 发送数据缓冲区
len: 发送数据长度
flags: 通常为0
返回值：成功返回发送的字节数，失败返回-1

recv()

用于从已连接的套接字接收数据。

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

sockfd: 已连接的套接字描述符
buf: 接收数据缓冲区
len: 缓冲区长度
flags: 通常为0
返回值：成功返回接收的字节数，0表示连接关闭，-1表示错误

close()

用于关闭套接字并释放资源。

int close(int fd);

fd: 要关闭的文件描述符
返回值：成功返回0，失败返回-1

客户端示例：

TCP与UDP的对比

特性	TCP	UDP
连接方式	面向连接	无连接
可靠性	可靠传输	尽最大努力交付
数据顺序	保证顺序	不保证顺序
流量控制	滑动窗口机制	无
头部开销	20字节（最小）	8字节
适用场景	文件传输、Web浏览	视频流、DNS查询