淺談Linux C Socket Api
以前都只是在網(wǎng)上搜的能用的例子，對(duì)一些參數(shù)不是很清楚，這次匯總。而且網(wǎng)絡(luò)通信還是很常用的通信手段。
UNIX 環(huán)境高級(jí)編程對(duì)Socket通信的描述是套接字網(wǎng)絡(luò)IPC(進(jìn)程間通信)，可以用于計(jì)算機(jī)間通信也可用于計(jì)算機(jī)內(nèi)通信，管道、消息隊(duì)列、信號(hào)量以及共享內(nèi)存等都是屬于計(jì)算機(jī)內(nèi)通信的情況。
一、 套接字Api詳細(xì)介紹
1. 套接字描述符
首先會(huì)先到的是文件描述符，對(duì)Linux一切皆文件的哲學(xué)又多懂了一點(diǎn)兒點(diǎn)兒。
套接字是通信端點(diǎn)的抽象。與應(yīng)用程序使用文件描述符一樣，訪問套接字需要使用套接字描述符。套接字描述符在UNIX系統(tǒng)是用文件描述符實(shí)現(xiàn)的。
#include
參數(shù)domain(域)確定通信的特性，包括地址格式。各個(gè)域都有自己的格式表示地址，表示各個(gè)域的常數(shù)都以AF_開頭，意指地址族(address family).
參數(shù)type確定套接字的類型，進(jìn)一步確定通信特征。下圖給出了一些類型，但在實(shí)現(xiàn)中可以自由增加對(duì)其他類型的支持。
參數(shù)protocol通常是0，表示按給定的域和套接字類型選擇默認(rèn)的協(xié)議。當(dāng)對(duì)同一域和套接字類型支持多個(gè)協(xié)議時(shí)，可以使用proticol參數(shù)選擇一個(gè)特定協(xié)議。在A_FINET通信域中套接字類型SOCK_STREAM的默認(rèn)協(xié)議是TCP(傳輸控制協(xié)議);A_FINET通信域中套接字類型SOCK_DGRAM的默認(rèn)協(xié)議是UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)。
字節(jié)流(SOCK_STREAM)要求在交換數(shù)據(jù)之前，在本地套接字和遠(yuǎn)程套接字之間建
立一個(gè)邏輯聯(lián)系。
Tcp：沒有報(bào)文界限，提供的是字節(jié)流服務(wù)。之前寫過Qt傳輸圖片的拆包與解包，原因就是如此吧。
調(diào)用socket與調(diào)用open類型，均可獲得用于輸入、輸出的文件描述符。不用的時(shí)候記得close關(guān)閉。
2. 尋址
如何確定一個(gè)目標(biāo)通信進(jìn)程?
進(jìn)程的標(biāo)識(shí)有兩個(gè)部分：計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址可以確定網(wǎng)絡(luò)上與之想要通信的計(jì)算機(jī)
服務(wù)可以確定計(jì)算機(jī)上的特定進(jìn)程。
2.1 字節(jié)序
在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)程間通信時(shí)，一般無需考慮字節(jié)序。
TCP/IP協(xié)議棧使用大端字節(jié)序。有關(guān)字節(jié)序大家可自行百度。
Linux系統(tǒng)是小端字節(jié)序。
2.2 地址格式
地址確定了特定通信域中的套接字端點(diǎn)，地址格式與特定的通信域相關(guān)。為使不同格式的地址能夠被傳入到套接字函數(shù)，地址被強(qiáng)轉(zhuǎn)換成通用的地址結(jié)構(gòu)sockaddr表示。
Linux中，sockaddr_in定義如下：
struct sockaddr_in {sa_family_t sin_family;in_port_t sin_port;struct in_addr sin_addr;unsigned char sin_zero[8];};
其中成員sin_zero為填充字段，必須全部置0. 所以在網(wǎng)上搜到的例子有使用bzero.
我目前使用的ubuntu定義如下：
/* Structure describing an Internet socket address. */struct sockaddr_in { __SOCKADDR_COMMON (sin_); in_port_t sin_port; /* Port number. */ struct in_addr sin_addr; /* Internet address. */ /* Pad to size of `struct sockaddr'. */ unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) - __SOCKADDR_COMMON_SIZE - sizeof (in_port_t) - sizeof (struct in_addr)]; };
還有很多關(guān)于地址查詢的函數(shù)，這里就不一一列舉了。
3. 將套接字與地址綁定
使用bind函數(shù)將地址綁定到一個(gè)套接字上。
#include
參數(shù)socklen_t使用sizeof來計(jì)算就好了。
對(duì)于使用地址的一些限制：
端口號(hào)不能小于1024，除非該進(jìn)程具有相應(yīng)的特權(quán)(即為超級(jí)用戶)?？梢娨?guī)則總是因人而異，計(jì)算機(jī)也是如此~
對(duì)于因特網(wǎng)域，如果指定IP地址為ADDR_ANY，套接字端點(diǎn)可以被綁定到所有的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口。
注意：linux的man命令可以查看api的詳細(xì)說明，而且還有例子，也挺不錯(cuò)的。
4. 建立連接
1> connect
如果處理的是面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(SOCK_STREAM或SOCK_SEQPACKET)，在開始交換數(shù)據(jù)前，需要在請(qǐng)求服務(wù)的進(jìn)程套接字(客戶端)和提供服務(wù)的進(jìn)程套接字(服務(wù)器)之間建立一個(gè)連接。使用connect.
#include
誒，這個(gè)參數(shù)好熟悉呀，和bind函數(shù)的參數(shù)一模一樣呀~
當(dāng)client連接server時(shí)，由于一些原因，連接可能會(huì)失敗?？梢允褂弥笖?shù)補(bǔ)償?shù)乃惴ń鉀Q，了解一下即可。
2> listen
server調(diào)用listen來宣告可以接受連接請(qǐng)求：
#include
參數(shù)backlog提供了一個(gè)提示，用于表示該進(jìn)程所要入隊(duì)的連接請(qǐng)求數(shù)量。其值由系統(tǒng)決定，但上限由
一旦隊(duì)列滿，系統(tǒng)會(huì)拒絕多余的連接請(qǐng)求。
3> accept
一旦服務(wù)器調(diào)用了listen，套接字就能接收連接請(qǐng)求。使用函數(shù)accept獲得連接請(qǐng)求并建立連接。
#include
函數(shù)accept所返回的文件描述符是套接字描述符，該描述符連接到調(diào)用connect的客戶端。這個(gè)新的套接字描述符和原始套接字(sockfd)具有相同的套接字類型和地址族。傳給accept的原始套接字沒有關(guān)聯(lián)到這個(gè)連接，而是繼續(xù)保持可用狀態(tài)并接受其他連接請(qǐng)求。
如果不關(guān)心客戶端標(biāo)識(shí)，可以將addr和len設(shè)置為NULL,否則addr存放的是連接的客戶端的地址。
如果沒有連接請(qǐng)求等待處理，accept會(huì)阻塞直到有請(qǐng)求到來。另外server可以使用poll或select來等待一個(gè)請(qǐng)求的到來。
5. 數(shù)據(jù)傳輸
既然將套接字端點(diǎn)表示為文件描述符，那么只要建立連接，就可以使用read和write來通過套接字通信。read和write函數(shù)我?guī)缀醪挥茫私庖幌录纯伞?
1> send
#include
注意：如果send成功返回，并不一定并表示連接的另一端的進(jìn)程接收數(shù)據(jù)?？梢员ＷC的是數(shù)據(jù)已經(jīng)無誤的發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。
標(biāo)志我一直用的是0
2> recv
#include
仍然一直是0
如果想定位發(fā)送者，可以使用recvfrom來得到數(shù)據(jù)發(fā)送者的源地址。
3> recvfrom
#include
因?yàn)榭梢垣@得發(fā)送者的地址，recvfrom通常用于無連接套接字。否則，recvfrom等同于recv。
二、 小結(jié)
這里面再提一個(gè)帶外數(shù)據(jù)，感興趣的同志可以自行百度。
之前寫過一個(gè)server和client的例子，連接如下，可對(duì)應(yīng)本文做對(duì)比閱讀。
LinuxSocket Server 與 Client 例子
個(gè)人覺得這只是套接字的入門，如果一個(gè)服務(wù)器要連接多個(gè)客戶端呢?以后有機(jī)會(huì)和大家一起分享下select的套接字用法。
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