Linux网络编程学习笔记-socket编程2--4

1.TCP客户机/服务器模型 【C/S模型】

客户端与服务器端进行通信，这个过程可以类比成打电话的过程，对服务器来说需要创建一个套接字。

socket类似于为服务器安装了一部话机；bind相当于绑定一个电话号码，最后listen相当于使其处于监听状态，accept等待对方拨打电话。

2.回射客户/服务器

客户端从标准输入获取一行数据，通过网络发送给服务器端，服务器端接受到后，不做任何处理，直接发送给客户端。这里使用到了基本的tcp/ip模型。

2.1 socket函数

• 包含头文件”sys/socket.h”
• 功能：用于创建一个套接字用于通信
• 原型：int socket(int domain,int type,int protocol);
• 参数: domain：指定通信协议族(protocol family)
  type: 指定socket类型，流式套接字SOCK_STREAM，数据报套接字SOCK_DGRAW,原始套接字SOCK_RAW
• 返回类型：成果返回非负整数，它与文件描述符类似，我们把它称之为套接口描述符，简称套接字。失败返回-1。

下面内容来自于博客:
socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。

创建socket的时候，可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket函数的三个参数分别为：

domain：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等。protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。

注意：并不是上面的type和protocol可以随意组合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。

当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。

2.2 bind函数

下面内容转载于他人的博客
bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
函数的三个参数分别为：
sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同，如ipv4对应的是：
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t sin_port; /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr; /* internet address */
};
addrlen：对应的是地址的长度。

通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。

2.3 listen函数与connect函数

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如果作为一个服务器，在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket，如果客户端这时调用connect()发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求。

int listen(int sockfd, int backlog);
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。

connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字，第二参数为服务器的socket地址，第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。

2.4 accept()函数

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TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用accept()函数取接收请求，这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了，即类同于普通文件的读写I/O操作。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字，第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址，第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接。

注意：accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。

2.5 send()，recv()函数

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int send(
SOCKET s, //标识一个已经建立连接套接字的描述符
const char*buf, //包含待传输数据的缓冲区
int len, //buf中数据的长度
int flags
);
//send函数在一个已建立连接的套接字上发送数据

int recv(
SOCKET s, //标识一个已建立连接套接字的描述符
char*buf, //接收传来的数据的缓冲区
int len, //缓冲区长度
int flags
);

5.示例代码

原视频中介绍的代码有问题，不能实现功能，这是从网上找到的代码我进行了简单的修改，参考代码如下：

/*服务器端程序*/#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <stdio.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <sys/shm.h>#define MYPORT  8887#define QUEUE   20#define BUFFER_SIZE 1024#define ERR_EXIT(m) \    do \    { \        perror(m); \        exit(EXIT_FAILURE); \    } while(0)int main(){   //定义客户端套接字    int sock_ser = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);//最后一位可为0,自动    if(sock_ser <0)//如果失败        ERR_EXIT("socket");    //定义sockaddr_in    struct sockaddr_in addr_ser;    addr_ser.sin_family = AF_INET;    addr_ser.sin_port = htons(MYPORT);    addr_ser.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    //bind 绑定    int bd = bind(sock_ser,(struct sockaddr*)&addr_ser,sizeof(addr_ser));    if(bd < 0)//如果失败        ERR_EXIT("bind");    //listen 监听    int ln = listen(sock_ser,SOMAXCONN);//listen函数将套接字从主动套接字变成被动套接字;主动套接字主要用来发起连接，而被动套接字用来接受连接                                        //第二个参数规定能够并发连接的最大数目 =未完成连接数目+ 已完成连接数目:    if(ln < 0) //如果错误        ERR_EXIT("listen");    /*    开始定义客户端套接字      */    char recvbuf[BUFFER_SIZE];    struct sockaddr_in addr_cli;    socklen_t len = sizeof(addr_cli);    //accept 接收    int conn = accept(sock_ser,(struct sockaddr*)&addr_cli,&len);    if(conn < 0) //如果失败        ERR_EXIT("accept");    while(1){        memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));        int length = recv(conn,recvbuf,sizeof(recvbuf),0);        if(strcmp(recvbuf,"exit\n")==0)            break;        fputs(recvbuf,stdout);        send(conn,recvbuf,length,0);    }    close(conn);//关闭连接    close(sock_ser);//关闭socket    return 0;}

/*客户端代码*/#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <stdio.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <sys/shm.h>#define MYPORT  8887#define BUFFER_SIZE 1024#define ERR_EXIT(m) \    do \    { \        perror(m); \        exit(EXIT_FAILURE); \    } while(0)int main(){   //定义客户端socket    int sock_cli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);    if(sock_cli < 0 )//如果失败        ERR_EXIT("socket");   //定义sockaddr    struct sockaddr_in addr_cli;    addr_cli.sin_family = AF_INET;    addr_cli.sin_port = htons(MYPORT);    addr_cli.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");    int conn = connect(sock_cli,(struct sockaddr*)&addr_cli,sizeof(addr_cli));    if(conn < 0)            ERR_EXIT("connect");    char sendbuf[BUFFER_SIZE];    char recvbuf[BUFFER_SIZE];    while(fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin)!=0){        send(sock_cli,sendbuf,sizeof(sendbuf),0);//发送        if(strcmp(sendbuf,"exit\n")==0)            break;        recv(sock_cli,recvbuf,sizeof(recvbuf),0); //接收            fputs(recvbuf,stdout);        memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));        memset(sendbuf,0,sizeof(sendbuf));    }       close(conn);    return 0;   }

• 运行效果截图：