linux網(wǎng)絡編程socket介紹
發(fā)布時間:2013-10-30 09:18:09 作者:佚名
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linux網(wǎng)絡程序分為服務端程序和客戶端程序,linux編寫網(wǎng)絡程序時,一般是基于TCP協(xié)議或者UDP協(xié)議進行網(wǎng)絡通信的。
一.概念介紹
網(wǎng)絡程序分為服務端程序和客戶端程序。服務端即提供服務的一方,客戶端為請求服務的一方。但實際情況是有些程序的客戶端、服務器端角色不是這么明顯,即互為客戶端和服務端。
我們編寫網(wǎng)絡程序時,一般是基于TCP協(xié)議或者UDP協(xié)議進行網(wǎng)絡通信的。
TCP:(Transfer Control Protocol)傳輸控制協(xié)議是一種面向連接的協(xié)議, 當我們的網(wǎng)絡程序使用這個協(xié)議的時候,網(wǎng)絡可以保證我們的客戶端和服務端之間的傳輸是可靠的。
UDP:(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議是一種非面向連接的協(xié)議, 這種協(xié)議并不能保證我們的網(wǎng)絡程序的連接是可靠的。
我們編寫的網(wǎng)絡程序具體采用哪一類協(xié)議,要視具體情況而定。比如,如果是大數(shù)據(jù)量的通信,而且對數(shù)據(jù)的完整性要求不是特別高,則可以采用UDP協(xié)議,以得到更快的傳輸速率。如果我們是要實現(xiàn)一些諸如文件傳輸、社交通訊之類的功能,就需要采用TCP協(xié)議通信,以保證傳輸?shù)目煽啃浴?br />二.初等網(wǎng)絡函數(shù)介紹
nt socket(int domain, int type,int protocol)
domain:說明我們網(wǎng)絡程序所在的主機采用的通訊協(xié)族(AF_UNIX和AF_INET等).
AF_UNIX只能夠用于單一的Unix 系統(tǒng)進程間通信,
而AF_INET是針對Internet的,因而可以允許在遠程
主機之間通信(當我們 man socket時發(fā)現(xiàn) domain可選項是 PF_*而不是AF_*,因為glibc是posix的實現(xiàn)所以用PF代替了AF,
不過我們都可以使用的).
type:我們網(wǎng)絡程序所采用的通訊協(xié)議(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)
SOCK_STREAM表明我們用的是TCP 協(xié)議,這樣會提供按順序的,可靠,雙向,面向連接的比特流.
SOCK_DGRAM 表明我們用的是UDP協(xié)議,這樣只會提供定長的,不可靠,無連接的通信.
protocol:由于我們指定了type,所以這個地方我們一般只要用0來代替就可以了 socket為網(wǎng)絡通訊做基本的準備.
成功時返回文件描述符,失敗時返回-1,看errno可知道出錯的詳細情況.
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)
sockfd:是由socket調(diào)用返回的文件描述符.
addrlen:是sockaddr結(jié)構(gòu)的長度.
my_addr:是一個指向sockaddr的指針. 在中有 sockaddr的定義
struct sockaddr{
unisgned short as_family;
char sa_data[14];
};
不過由于系統(tǒng)的兼容性,我們一般不用這個頭文件,而使用另外一個結(jié)構(gòu)(struct sockaddr_in) 來代替.在中有sockaddr_in的定義
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];
}
我們主要使用Internet所以
sin_family一般為AF_INET,
sin_addr設置為INADDR_ANY表示可以和任何的主機通信,
sin_port是我們要監(jiān)聽的端口號.sin_zero[8]是用來填充的.
bind將本地的端口同socket返回的文件描述符捆綁在一起.成功是返回0,失敗的情況和socket一樣
int listen(int sockfd,int backlog)
sockfd:是bind后的文件描述符.
backlog:設置請求排隊的最大長度.當有多個客戶端程序和服務端相連時, 使用這個表示可以介紹的排隊長度.
listen函數(shù)將bind的文件描述符變?yōu)楸O(jiān)聽套接字.返回的情況和bind一樣.
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)
sockfd:是listen后的文件描述符.
addr,addrlen是用來給客戶端的程序填寫的,服務器端只要傳遞指針就可以了. bind,listen和accept是服務器端用的函數(shù),
accept調(diào)用時,服務器端的程序會一直阻塞到有一個 客戶程序發(fā)出了連接. accept成功時返回最后的服務器端的文件描述符,
這個時候服務器端可以向該描述符寫信息了. 失敗時返回-1
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)
sockfd:socket返回的文件描述符.
serv_addr:儲存了服務器端的連接信息.其中sin_add是服務端的地址
addrlen:serv_addr的長度
connect函數(shù)是客戶端用來同服務端連接的.成功時返回0,sockfd是同服務端通訊的文件描述符 失敗時返回-1.
更多函數(shù)請查看man …….
int getaddrinfo(const char *node, const char *service,
const struct addrinfo *hints,
struct addrinfo **res);
三.初等網(wǎng)絡函數(shù)使用實例
一個教科書式的服務器端程序流程為:
建立套接字socket()--->將套接字綁定到ip地址bind()----->建立監(jiān)聽套接字listen()------>開始等待客戶端請求accpet()
詳細代碼如下:
#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);
}
/* 服務器端填充 sockaddr結(jié)構(gòu) */
bzero(&srvaddr,sizeof(struct sockaddr_in));
srvaddr.sin_family=AF_INET;
srvaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
srvaddr.sin_port=htons(1113);
/* 捆綁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);
}
/* 監(jiān)聽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){ /* 服務器阻塞,直到客戶程序建立連接 */
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);
}
/* 這個通訊已經(jīng)結(jié)束 */
close(connfd);
/* 循環(huán)下一個 */
}
close(sockfd);
exit(0);
}
一個教科書式的客戶端程序流程為:
建立套接字socket()--->與服務器建立連接connect()
詳細代碼如下:
#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);
}
/* 客戶程序開始建立 sockfd描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
fprintf(stderr,"socket Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 客戶程序填充服務端的資料 */
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);
}
/* 客戶程序發(fā)起連接請求 */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&srvaddr),sizeof(struct sockaddr))==-1){
fprintf(stderr,"connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 連接成功了 */
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);
/* 結(jié)束通訊 */
close(sockfd);
exit(0);
}
四.上述程序存在的問題
先運行上述程序的服務端程序,再運行客戶端程序,可以得到如下結(jié)果:
服務器端結(jié)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
客戶器端結(jié)果:
viidiot@ubuntu:~/code $ ./cli 192.168.1.153 1113
received data:Hi,welcome to linux-code!
我們完成了一個簡單的網(wǎng)絡通信程序,該程序使用的io模型為同步(synchronous)阻塞(blocking)。服務器端調(diào)用accept(),write()等函數(shù),如果沒有客戶端連接過來或者相應的文件描述符沒有準備好寫,程序就會在那里死死的等待,什么事情也不干。在實際應用中,這類程序是很少出現(xiàn)的。實際中使用的都是異步io模型。
有空我們再來看看:同步、異步,阻塞、非阻塞,select()/poll()/epoll()
網(wǎng)絡程序分為服務端程序和客戶端程序。服務端即提供服務的一方,客戶端為請求服務的一方。但實際情況是有些程序的客戶端、服務器端角色不是這么明顯,即互為客戶端和服務端。
我們編寫網(wǎng)絡程序時,一般是基于TCP協(xié)議或者UDP協(xié)議進行網(wǎng)絡通信的。
TCP:(Transfer Control Protocol)傳輸控制協(xié)議是一種面向連接的協(xié)議, 當我們的網(wǎng)絡程序使用這個協(xié)議的時候,網(wǎng)絡可以保證我們的客戶端和服務端之間的傳輸是可靠的。
UDP:(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議是一種非面向連接的協(xié)議, 這種協(xié)議并不能保證我們的網(wǎng)絡程序的連接是可靠的。
我們編寫的網(wǎng)絡程序具體采用哪一類協(xié)議,要視具體情況而定。比如,如果是大數(shù)據(jù)量的通信,而且對數(shù)據(jù)的完整性要求不是特別高,則可以采用UDP協(xié)議,以得到更快的傳輸速率。如果我們是要實現(xiàn)一些諸如文件傳輸、社交通訊之類的功能,就需要采用TCP協(xié)議通信,以保證傳輸?shù)目煽啃浴?br />二.初等網(wǎng)絡函數(shù)介紹
nt socket(int domain, int type,int protocol)
domain:說明我們網(wǎng)絡程序所在的主機采用的通訊協(xié)族(AF_UNIX和AF_INET等).
AF_UNIX只能夠用于單一的Unix 系統(tǒng)進程間通信,
而AF_INET是針對Internet的,因而可以允許在遠程
主機之間通信(當我們 man socket時發(fā)現(xiàn) domain可選項是 PF_*而不是AF_*,因為glibc是posix的實現(xiàn)所以用PF代替了AF,
不過我們都可以使用的).
type:我們網(wǎng)絡程序所采用的通訊協(xié)議(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)
SOCK_STREAM表明我們用的是TCP 協(xié)議,這樣會提供按順序的,可靠,雙向,面向連接的比特流.
SOCK_DGRAM 表明我們用的是UDP協(xié)議,這樣只會提供定長的,不可靠,無連接的通信.
protocol:由于我們指定了type,所以這個地方我們一般只要用0來代替就可以了 socket為網(wǎng)絡通訊做基本的準備.
成功時返回文件描述符,失敗時返回-1,看errno可知道出錯的詳細情況.
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)
sockfd:是由socket調(diào)用返回的文件描述符.
addrlen:是sockaddr結(jié)構(gòu)的長度.
my_addr:是一個指向sockaddr的指針. 在中有 sockaddr的定義
struct sockaddr{
unisgned short as_family;
char sa_data[14];
};
不過由于系統(tǒng)的兼容性,我們一般不用這個頭文件,而使用另外一個結(jié)構(gòu)(struct sockaddr_in) 來代替.在中有sockaddr_in的定義
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];
}
我們主要使用Internet所以
sin_family一般為AF_INET,
sin_addr設置為INADDR_ANY表示可以和任何的主機通信,
sin_port是我們要監(jiān)聽的端口號.sin_zero[8]是用來填充的.
bind將本地的端口同socket返回的文件描述符捆綁在一起.成功是返回0,失敗的情況和socket一樣
int listen(int sockfd,int backlog)
sockfd:是bind后的文件描述符.
backlog:設置請求排隊的最大長度.當有多個客戶端程序和服務端相連時, 使用這個表示可以介紹的排隊長度.
listen函數(shù)將bind的文件描述符變?yōu)楸O(jiān)聽套接字.返回的情況和bind一樣.
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)
sockfd:是listen后的文件描述符.
addr,addrlen是用來給客戶端的程序填寫的,服務器端只要傳遞指針就可以了. bind,listen和accept是服務器端用的函數(shù),
accept調(diào)用時,服務器端的程序會一直阻塞到有一個 客戶程序發(fā)出了連接. accept成功時返回最后的服務器端的文件描述符,
這個時候服務器端可以向該描述符寫信息了. 失敗時返回-1
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)
sockfd:socket返回的文件描述符.
serv_addr:儲存了服務器端的連接信息.其中sin_add是服務端的地址
addrlen:serv_addr的長度
connect函數(shù)是客戶端用來同服務端連接的.成功時返回0,sockfd是同服務端通訊的文件描述符 失敗時返回-1.
更多函數(shù)請查看man …….
int getaddrinfo(const char *node, const char *service,
const struct addrinfo *hints,
struct addrinfo **res);
三.初等網(wǎng)絡函數(shù)使用實例
一個教科書式的服務器端程序流程為:
建立套接字socket()--->將套接字綁定到ip地址bind()----->建立監(jiān)聽套接字listen()------>開始等待客戶端請求accpet()
詳細代碼如下:
復制代碼
代碼如下:#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);
}
/* 服務器端填充 sockaddr結(jié)構(gòu) */
bzero(&srvaddr,sizeof(struct sockaddr_in));
srvaddr.sin_family=AF_INET;
srvaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
srvaddr.sin_port=htons(1113);
/* 捆綁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);
}
/* 監(jiān)聽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){ /* 服務器阻塞,直到客戶程序建立連接 */
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);
}
/* 這個通訊已經(jīng)結(jié)束 */
close(connfd);
/* 循環(huán)下一個 */
}
close(sockfd);
exit(0);
}
一個教科書式的客戶端程序流程為:
建立套接字socket()--->與服務器建立連接connect()
詳細代碼如下:
復制代碼
代碼如下:#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);
}
/* 客戶程序開始建立 sockfd描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
fprintf(stderr,"socket Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 客戶程序填充服務端的資料 */
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);
}
/* 客戶程序發(fā)起連接請求 */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&srvaddr),sizeof(struct sockaddr))==-1){
fprintf(stderr,"connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 連接成功了 */
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);
/* 結(jié)束通訊 */
close(sockfd);
exit(0);
}
四.上述程序存在的問題
先運行上述程序的服務端程序,再運行客戶端程序,可以得到如下結(jié)果:
服務器端結(jié)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
客戶器端結(jié)果:
viidiot@ubuntu:~/code $ ./cli 192.168.1.153 1113
received data:Hi,welcome to linux-code!
我們完成了一個簡單的網(wǎng)絡通信程序,該程序使用的io模型為同步(synchronous)阻塞(blocking)。服務器端調(diào)用accept(),write()等函數(shù),如果沒有客戶端連接過來或者相應的文件描述符沒有準備好寫,程序就會在那里死死的等待,什么事情也不干。在實際應用中,這類程序是很少出現(xiàn)的。實際中使用的都是異步io模型。
有空我們再來看看:同步、異步,阻塞、非阻塞,select()/poll()/epoll()
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