linux网络编程socket介绍

发布网友 发布时间：2023-09-27 19:42

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热心网友 时间：2024-12-02 13:42

一.概念介绍

网络程序分为服务端程序和客户端程序。服务端即提供服务的一方，客户端为请求服务的一方。但实际情况是有些程序的客户端、服务器端角色不是这么明显，即互为客户端和服务端。

我们编写网络程序时，一般是基于TCP协议或者UDP协议进行网络通信的。

TCP：(Transfer Control Protocol)传输控制协议是一种面向连接的协议, 当我们的网络程序使用这个协议的时候,网络可以保证我们的客户端和服务端之间的传输是可靠的。

UDP:(User Datagram Protocol)用户数据报协议是一种非面向连接的协议, 这种协议并不能保证我们的网络程序的连接是可靠的。

我们编写的网络程序具体采用哪一类协议，要视具体情况而定。比如，如果是大数据量的通信，而且对数据的完整性要求不是特别高，则可以采用UDP协议，以得到更快的传输速率。如果我们是要实现一些诸如文件传输、社交通讯之类的功能，就需要采用TCP协议通信，以保证传输的可靠性。

二.初等网络函数介绍

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

 domain:说明我们网络程序所在的主机采用的通讯协族(AF_UNIX和AF_INET等).

AF_UNIX只能够用于单一的Unix 系统进程间通信,

而AF_INET是针对Internet的,因而可以允许在远程

主机之间通信(当我们 man socket时发现 domain可选项是 PF_*而不是AF_*,因为glibc是posix的实现所以用PF代替了AF,

不过我们都可以使用的).

 type:我们网络程序所采用的通讯协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)

SOCK_STREAM表明我们用的是TCP 协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向连接的比特流.

SOCK_DGRAM 表明我们用的是UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无连接的通信.

 protocol:由于我们指定了type,所以这个地方我们一般只要用0来代替就可以了 socket为网络通讯做基本的准备.

 成功时返回文件描述符,失败时返回-1,看errno可知道出错的详细情况.

int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

 sockfd:是由socket调用返回的文件描述符.

 addrlen:是sockaddr结构的长度.

 my_addr:是一个指向sockaddr的指针. 在中有 sockaddr的定义

struct sockaddr{

unisgned short  as_family;

char            sa_data[14];

};

 不过由于系统的兼容性,我们一般不用这个头文件,而使用另外一个结构(struct sockaddr_in) 来代替.在中有sockaddr_in的定义

struct sockaddr_in{

unsigned short          sin_family;    

unsigned short int      sin_port;

struct in_addr          sin_addr;

unsigned char           sin_zero[8];

}

 我们主要使用Internet所以

sin_family一般为AF_INET,

sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信,

sin_port是我们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的.

 bind将本地的端口同socket返回的文件描述符*在一起.成功是返回0,失败的情况和socket一样

int listen(int sockfd,int backlog)

 sockfd:是bind后的文件描述符.

 backlog:设置请求排队的最大长度.当有多个客户端程序和服务端相连时, 使用这个表示可以介绍的排队长度.

 listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字.返回的情况和bind一样.

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

 sockfd:是listen后的文件描述符.

 addr,addrlen是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就可以了. bind,listen和accept是服务器端用的函数,

 accept调用时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个 客户程序发出了连接. accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符,

 这个时候服务器端可以向该描述符写信息了. 失败时返回-1

int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)

  sockfd:socket返回的文件描述符.

  serv_addr:储存了服务器端的连接信息.其中sin_add是服务端的地址

  addrlen:serv_addr的长度

  connect函数是客户端用来同服务端连接的.成功时返回0,sockfd是同服务端通讯的文件描述符 失败时返回-1.

更多函数请查看man …….

int getaddrinfo(const char *node, const char *service,

     const struct addrinfo *hints,

     struct addrinfo **res);

三.初等网络函数使用实例

一个教科书式的服务器端程序流程为：

建立套接字socket()---将套接字绑定到ip地址bind()-----建立监听套接字listen()------开始等待客户端请求a*et()

详细代码如下：

复制代码

代码如下:

#include stdlib.h

   #include stdio.h

   #include errno.h

   #include string.h

   #include unistd.h

   #include sys/socket.h

   #include netinet/in.h

   #include sys/types.h

   #include netdb.h

   int main(int argc, char *argv[])

   {

    int sockfd,connfd;

   struct sockaddr_in srvaddr;

   struct sockaddr_in cliaddr;

   int len,port;

   char hello[]="Hi,welcome to linux-code!/n";

   if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){

   fprintf(stderr,"Socket error:%s/n/a",strerror(errno));

   exit(1);

    }

   /* 服务器端填充 sockaddr结构 */

    bzero(srvaddr,sizeof(struct sockaddr_in));

   srvaddr.sin_family=AF_INET;

   srvaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

    srvaddr.sin_port=htons(1113);

   /* *sockfd描述符 */

    if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(srvaddr),sizeof(struct sockaddr))==-1){

    fprintf(stderr,"Bind error:%s/n/a",strerror(errno));

    exit(1);

   }

   /* 监听sockfd描述符 */

    if(listen(sockfd,5)==-1){

   fprintf(stderr,"Listen error:%s/n/a",strerror(errno));

   exit(1);

   }

   len=sizeof(struct sockaddr_in);

   while(1){ /* 服务器阻塞,直到客户程序建立连接 */

   if((connfd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(cliaddr),len))==-1){

   fprintf(stderr,"Accept error:%s/n/a",strerror(errno));

   exit(1);

    }

   fprintf(stderr,"Server get connection from %s/n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr));

    if(write(connfd,hello,strlen(hello))==-1){

   fprintf(stderr,"Write Error:%s/n",strerror(errno));

   exit(1);

    }

    /* 这个通讯已经结束 */

    close(connfd);

   /* 循环下一个 */

    }

   close(sockfd);

   exit(0);

   }

一个教科书式的客户端程序流程为：

建立套接字socket()---与服务器建立连接connect()

详细代码如下：

复制代码

代码如下:

#include stdlib.h

   #include stdio.h

   #include errno.h

   #include string.h

   #include unistd.h

   #include sys/socket.h

   #include netinet/in.h

   #include sys/types.h

   #include netdb.h

   int main(int argc, char *argv[]) {

   int sockfd; char buf[1024];

   struct sockaddr_in srvaddr;

    struct hostent *phost; int nbytes;

    if(argc!=3){

   fprintf(stderr,"Usage:%s IP portnumber/a/n",argv[0]);

   exit(1);

    }

    /* 客户程序开始建立 sockfd描述符 */

    if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){

   fprintf(stderr,"socket Error:%s/a/n",strerror(errno));

    exit(1);

    }

    /* 客户程序填充服务端的资料 */

    bzero(srvaddr,sizeof(srvaddr));

   srvaddr.sin_family=AF_INET;

    srvaddr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));

   if (inet_pton(AF_INET, argv[1], srvaddr.sin_addr) = 0){

    fprintf(stderr,"inet_pton Error:%s/a/n",strerror(errno));

   exit(1);

    }

   /* 客户程序发起连接请求 */

   if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(srvaddr),sizeof(struct sockaddr))==-1){

    fprintf(stderr,"connect Error:%s/a/n",strerror(errno));

   exit(1);

    }

   /* 连接成功了 */

   if((nbytes=read(sockfd,buf,1024))==-1){

   fprintf(stderr,"read Error:%s/n",strerror(errno));

   exit(1);

   }

    buf[nbytes]='/0';

   printf("received data:%s/n",buf);

    /* 结束通讯 */

   close(sockfd);

   exit(0);

   }

四.上述程序存在的问题

先运行上述程序的服务端程序，再运行客户端程序，可以得到如下结果：

服务器端结果：

viidiot@ubuntu:~/code $ ./srv

Server get connection from 192.168.1.153

Server get connection from 127.0.0.1

Server get connection from 192.168.1.153

客户器端结果：

viidiot@ubuntu:~/code $ ./cli 192.168.1.153 1113

received data:Hi,welcome to linux-code!

我们完成了一个简单的网络通信程序，该程序使用的io模型为同步(synchronous)阻塞(blocking)。服务器端调用accept()，write()等函数，如果没有客户端连接过来或者相应的文件描述符没有准备好写，程序就会在那里死死的等待，什么事情也不干。在实际应用中，这类程序是很少出现的。实际中使用的都是异步io模型。

有空我们再来看看：同步、异步，阻塞、非阻塞，select()/poll()/epoll()