Unix网络API函数（3）

19.处理套接口的fcntl函数

#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, … /* arg */);
返回：依赖于参数cmd—成功，-1—失败。

函数fcntl提供了如下关于网络编程的特性：

1.   非阻塞I/O：通过用F_SETFL命令设置O_NONBLOCK文件状态标志来设置套接口为非阻塞型。

2.   信号驱动I/O：用F_SETFL命令来设置O_ASYNC文件状态标志，这导致在套接口状态发生变化时内核生成信号SIGIO。

3.   F_SETOWN命令设置套接口属主（进程ID或进程组ID），由它来接收信号SIGIO和SIGURG。SIGIO在设置套接口为信号驱动I/O型时生成，SIGURG在新的带外数据到达套接口时生成。

4.   F_GETOWN命令返回套接口的当前属主。

注意事项：

·  设置某个文件状态标志时，先取得当前标志，与新标志路逻辑或后再设置标志。

·  信号SIGIO和SIGURG与其他信号不同之处在于，这两个信号只有在已使用命令F_SETOWN给套接口指派了属主后才会生成。F_SETOWN命令的整参数arg既可以是一个正整数，指明接收信号的进程ID，也可以是一个负整数，它的绝对值是接收信号的进程组ID。

·  当一个新的套接口由函数socket创建时，他没有属主，但是当一个新的套接口从一个监听套接口创建时，套接口属主便由已连接套接口从监听套接口继承而来。

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20.gethostbyname函数

#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname);
返回：非空指针—成功，空指针—出错，同时设置h_errno。

函数返回的非空指针指向的结构如下：
struct hostent {
    char *h_name; /*规范主机名 */
    char **h_aliases; /* 别名列表 */
    int h_addrtype; /* AF_INET or AF_INET6 */
    int h_length; /* 地址长度 */
    char **h_addr_list; /* IPv4或IPv6地址结构列表 */
};
#define h_addr h_addr_list[0];

按照DNS的说法，gethostbyname执行一个对A记录的查询或对AAAA记录的查询，返回IPv4或IPv6地址。

h_addr的定义是为了兼容，在新代码中不应使用。

返回的h_name称为主机的规范（canonical）名字。当返回IPv6地址时，h_addrtype被设置为AF_INET6，成员h_length被设置为16。

gethostbyname的特殊之处在于：当发生错误时，他不设置errno，而是将全局整数h_errno设置为定义在头文件<netdb.h>中的下列常值中的一个：

·  HOST_NOT_FOUND；

·  TRY_AGAIN；

·  NO_RECOVERY；

·  NO_DATA（等同于NO_ADDRESS）。

有函数hstrerror（），它将h_errno的值作为唯一的参数，返回一个指向相应错误说明的const char *型指针。

 

DNS小常识：

DNS中的条目称为资源记录RR（resource record），仅有少数几类RR会影响我们的名字与地址转换：

·  A：A记录将主机名映射为32位的IPv4地址；

·  AAAA：“四A”记录将主机名映射为128位的IPv6地址；

·  PTR：PTR记录（称为“指针记录”）将IP地址映射为主机名；

·  MX：MX记录指定一主机作为某主机的“邮件交换器”。

·  CNAME：CNAME代表“canonical name（规范名字）”，其常见的用法是为常用服务如ftp和www指派一个CNAME记录。

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21.gethostbyname2函数

#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname2(const char *hostname, int family);
返回：非空指针—成功，空指针—出错，同时设置h_errno。

该函数允许指定地址族，其他与gethostbyname相似。

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22.gethostbyaddr函数

#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr, size_t len, int family);
返回：非空指针—成功，空指针—出错，同时设置h_error。

函数根据一个二进制的IP地址并试图找出相应于此地址的主机名，我们关心的是规范主机名h_name。

参数addr不是char *类型，而是一个真正指向含有IPv4或IPv6地址的结构in_addr或in6_addr的指针；len是该结构的大小，对于IPv4是4，对于IPv6是16；family或为AF_INET或为AF_INET6。

按照DNS的说法，该函数查询PTR记录。

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23.uname函数

#include <sys/utsname.h>
int uname(struct utsname *name);
返回：非负值—成功，-1—失败。

返回当前主机的名字，存放在如下的结构里：
#define UTS_NAMESIZE 16
#define UTS_NODESIZE 256
struct utsname {
    char sysname[UTS_NAMESIZE];
    char nodename[UTS_NODESIZE];
    char release[UTS_NAMESIZE];
    char version[UTS_NAMESIZE];
    char machine[UTS_NAMESIZE];
};

该函数经常与gethostbyname一起用来确定本机的IP地址：先调用uname获得主机名字，然后调用gethostbyname得到所有的IP地址。

获得本机IP地址的另一个方法是ioctl的命令SIOCGIFCONF。

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24.gethostname函数

#include <unistd.h>
int gethostname(char *name, size_t namelen);
返回：0—成功，-1—失败。

返回当前主机的名字。name是指向主机名存储位置的指针，namelen是此数组的大小，如果有空间，主机名以空字符结束。

主机名的最大大小通常是头文件<sys/param.h>定义的常值MAXHOSTNAMELEN。

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25.getservbyname函数

#include <netdb.h>
struct servent *getservbyname(const char *servname, const char *protoname);
返回：非空指针—成功，空指针—失败。

函数返回如下结构的指针：
struct servent {
    char *s_name;
    char **s_aliases;
    int s_port;
    char *s_proto;
};

服务名servname必须指定，如果还指定了协议（protoname为非空指针），则结果表项必须有匹配的记录。如果没有指定协议名而服务支持多个协议，则返回哪个端口是依赖于实现的。

结构中的端口号是以网络字节序返回的，所以在将它存储在套接口地址结构时，绝对不能调用htons。

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26.getservbyport函数

#include <netdb.h>
struct servent *getservbyport(int port, const char *protname);
返回：非空指针—成功，空指针—出错。

port必须为网络字节序。例如：
sptr = getservbyport(htons(53), “udp”);

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27.recv和send

#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags);
ssize_t send(int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags);
返回：成功返回读入或写出的字节数，出错返回-1。

前三个参数与read和write相同，参数flags的值或为0，或由以下的一个或多个常值逻辑或构成：

flags

描述

recv

send

 

 

 

 

MSG_DONTROUTE

不查路由表

 

y

MSG_DONTWAIT

本操作不阻塞

y

y

MSG_OOB

发送或接收带外数据

y

y

MSG_PEEK

查看外来的消息

y

 

MSG_WAITALL

等待所有数据

y

 

下面说明每个标志的作用：

·  MSG_DONTROUTE：这个标志告诉内核目的主机在直接连接的本地网络上，不要查路由表。这是对提供这种特性的SO_DONTROUTE套接口选项的补充。该标志可以对单个输出操作提供这种特性，而套接口选项则针对某个套接口上的所有输出操作。

·  MSG_DONTWAIT：这个标志将单个I/O操作设为非阻塞方式，而不需要在套接口上打开非阻塞标志，执行I/O操作，然后关闭阻塞标志。

·  MSG_OOB：用send时，这个标志指明发送的是带外数据，用recv时，该标志指明要读的是带外数据而不是一般数据。

·  MSG_PEEK：这个标志可以让我们查看可读的数据，在recv或recvfrom后系统不会将这些数据丢弃。

·  MSG_WAITALL：由4.3BSD Reno引入，他告诉内核在没有读到请求的字节数之前不使读操作返回。如果系统支持这个标志，则可以去掉readn函数。即使设定了该标志，如果发生如下情况：（1）捕获了一个信号；（2）连接被终止；（3）在套接口上发生错误，这个函数返回的字节数仍会比请求的少。

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28.readv和writev

#include <sys/uio.h>
ssize_t readv(int filedes, const struct iovec *iov, int iovcnt);
ssize_t writev(int filedes, const struct iovec *iov, int iovcnt);
返回：读到或写出的字节数，出错返回-1。

readv和writev可以让我们在一个函数调用中读或写多个缓冲区，这些操作被称为分散读和集中写。

iovec结构定义如下：
struct iovec {
    void *iov_base; /* starting address of buffer */
    size_t iov_len; /* size of buffer */
};

在具体的实现中对iovec结构数组的元素个数有限制，4.3BSD最多允许1024个，而Solaris2.5上限是16。Posix.1g要求定义一个常值IOV_MAX，而且它的值不小于16。

readv和writev可用于任何描述字。writev是一个原子操作，可以避免多次写引发的Nagle算法。

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29.readmsg和writemsg

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t sendmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
返回：成功时为读入或写出的字节数，出错时为-1。

这两个函数是最通用的套接口I/O函数，可以用recvmsg代替read、readv、recv和recvfrom，同样，各种输出函数都可以用sendmsg代替。

参数msghdr结构的定义如下：
struct msghdr {
    void *msg_name; /* protocol address */
    socklen_t msg_namelen; /* size of protocol address */
    struct iovec *msg_iov; /* scatter/gather array */
    size_t msg_iovlen; /* elements in msg_iov */
    void *msg_control; /* ancillary data; must be aligned for a cmsghdr structure */
    socklen_t msg_controllen; /* length of ancillary data */
    int msg_flags; /* flags returned by recvmsg() */
};

该结构源自4.3BSD Reno，也是Posix.1g中所说明的，有些系统仍使用一种老的msghdr结构，此种结构中没有msg_flags成员，而且 msg_control和msg_controllen成员分别被叫做msg_accrights和msg_accrightslen。老系统中支持的唯一一种辅助数据形式是文件描述字（称为访问权限）的传递。

msg_name和msg_namelen成员用于未经连接的套接口，他们与 recvfrom和sendto的第五和第六个参数类似：msg_name指向一个套接口地址结构，如果不需要指明协议地址，msg_name应被设置为空指针，msg_namelen对sendmsg是一个值，而对recvmsg是一个值-结果参数。

msg_iov和msg_iovlen成员指明输入或输出的缓冲区数组。

msg_control和msg_controllen指明可选的辅助数据的位置和大小，msg_controllen对recvmsg是一个值-结果参数。

msg_flags只用于revmsg，调用recvmsg时，flags参数被拷贝到msg_flags成员，而且内核用这个值进行接收处理，接着它的值会根据recvmsg的结果而更新，sendmsg会忽略msg_flags成员，因为它在进行输出处理时使用flags参数。

内核检查的flags和返回的msg_flags如下表所示：

标志

在send flags、
sendto flags、
sendmsg flags中检查

在recv flags、
recvfrom flags、
recvmsg flags中检查

在recvmsg msg_flags
中返回

 

 

 

 

MSG_DONTROUTE

y

 

 

MSG_DONTWAIT

y

y

 

MSG_PEEK

 

y

 

MSG_WAITALL

 

y

 

MSG_EOR

y

 

y

MSG_OOB

y

y

y

MSG_BCAST

 

 

y

MSG_MCAST

 

 

y

MSG_TRUNC

 

 

y

MSG_CTRUNC

 

 

y

前四个标志只检查不返回，下两个标志既检查又返回，最后四个只返回。返回的六个标志含义如下：

·  MSG_BCAST：当收到的数据报是一个链路层的广播或其目的IP地址为广播地址时，将返回此标志。

·  MSG_MCAST：当收到的数据报是链路层的多播时，将返回该标志。

·  MSG_TRUNC：这个标志在数据报被截断时返回。

·  MSG_CTRUNC：这个标志在辅助数据被截断时返回。

·  MSG_EOR：如果返回的数据不是一个逻辑记录的结尾，该标志被清位，反之则置位。TCP不使用这个标志，因为它是一种字节流协议。

·  MSG_OOB：这个标志不是为TCP的带外数据返回的，它用于其他协议族（譬如OSI协议等）。

具体的实现可能会在msg_flags中返回一些输入的flags的标志，所以我们应该只检查那些感兴趣的标志的值。