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socket 编程
套接字概念 Socket本身有“插座”的意思,在Linux环境下,用于表示进程间网络通信的特殊文件类型。本质为内核借助缓冲区形成的伪文件。既然是文件,那么理所当然的,我们可以使用文件描述符引用套接字。与管道类似的,Linux系统将其封装成文件的目的是为了统一接口,使得读写套接字和读写文件的操作一致。区别是管道主要应用于本地进程间通信,而套接字多应用于网络进程间数据的传递。 在TCP/IP协议中,“IP地址+TCP或UDP端口号”唯一标识网络通讯中的一个进程。“IP地址+端口号”就对应一个socket。欲建立连接的两个进程各自有一个socket来标识,那么这两个socket组成的socket pair就唯一标识一个连接。因此可以用Socket来描述网络连接的一对一关系。 套接字通信原理如下图所示:
ip地址转换函数 只能处理IPv4的ip地址 不可重入函数 注意参数是struct in_addr #include #include #include int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp); in_addr_t inet_addr(const char *cp); char *inet_ntoa(struct in_addr in);支持IPv4和IPv6 可重入函数 其中inet_pton和inet_ntop不仅可以转换IPv4的in_addr,还可以转换IPv6的in6_addr。 #include int inet_pton(int af, const char *src, void *dst); const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size); 网络套接字函数socket模型流程图 bind函数 #include #include int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); sockfd: socket文件描述符 addr: 构造出IP地址加端口号 addrlen: sizeof(addr)长度 返回值: 成功返回0,失败返回-1, 设置errno 服务器程序所监听的网络地址和端口号通常是固定不变的,客户端程序得知服务器程序的地址和端口号后就可以向服务器发起连接,因此服务器需要调用bind绑定一个固定的网络地址和端口号。 bind()的作用是将参数sockfd和addr绑定在一起,使sockfd这个用于网络通讯的文件描述符监听addr所描述的地址和端口号。前面讲过,struct sockaddr *是一个通用指针类型,addr参数实际上可以接受多种协议的sockaddr结构体,而它们的长度各不相同,所以需要第三个参数addrlen指定结构体的长度。如: struct sockaddr_in servaddr; bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(6666); 首先将整个结构体清零,然后设置地址类型为AF_INET,网络地址为INADDR_ANY,这个宏表示本地的任意IP地址,因为服务器可能有多个网卡,每个网卡也可能绑定多个IP地址,这样设置可以在所有的IP地址上监听,直到与某个客户端建立了连接时才确定下来到底用哪个IP地址,端口号为6666。listen函数 #include /* See NOTES */ #include int listen(int sockfd, int backlog); sockfd: socket文件描述符 backlog: 排队建立3次握手队列和刚刚建立3次握手队列的链接数和 查看系统默认backlog cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 典型的服务器程序可以同时服务于多个客户端,当有客户端发起连接时,服务器调用的accept()返回并接受这个连接,如果有大量的客户端发起连接而服务器来不及处理,尚未accept的客户端就处于连接等待状态,listen()声明sockfd处于监听状态,并且最多允许有backlog个客户端处于连接待状态,如果接收到更多的连接请求就忽略。listen()成功返回0,失败返回-1。accept函数 #include #include int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); sockdf: socket文件描述符 addr: 传出参数,返回链接客户端地址信息,含IP地址和端口号 addrlen: 传入传出参数(值-结果),传入sizeof(addr)大小,函数返回时返回真正接收到地址结构体的大小 返回值: 成功返回一个新的socket文件描述符,用于和客户端通信,失败返回-1,设置errnoconnet函数 #include /* See NOTES */ #include int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); sockdf: socket文件描述符 addr: 传入参数,指定服务器端地址信息,含IP地址和端口号 addrlen: 传入参数,传入sizeof(addr)大小 返回值: 成功返回0,失败返回-1,设置errnosockaddr数据结构 strcut sockaddr 很多网络编程函数诞生早于IPv4协议,那时候都使用的是sockaddr结构体,为了向前兼容,现在sockaddr退化成了(void *)的作用,传递一个地址给函数,至于这个函数是sockaddr_in还是sockaddr_in6,由地址族确定,然后函数内部再强制类型转化为所需的地址类型。 socket API可以接受各种类型的sockaddr结构体指针做参数,例如bind、accept、connect等函数,这些函数的参数应该设计成void *类型以便接受各种类型的指针,但是sock API的实现早于ANSI C标准化,那时还没有void *类型,因此这些函数的参数都用struct sockaddr *类型表示,在传递参数之前要强制类型转换一下,例如: struct sockaddr_in servaddr; bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)); /* initialize servaddr */ 简易版CS模型实现客户端 |
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