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unixlinux网络编程摘要
UnixSocket编程
[From]
.Socket
Socket是TCP/IP网络的API,可以用它来开发网络应用程序
Socket数据传输是一种特殊的I/O,Socket也是一种文件描述符
.Socket的建立
intsocket(intdomain, inttype, intprotocol)
函数返回:
一个整型的Socket描述符,可以在后面调用它
参数说明:
intdomain 指明所使用的协议族,通常是PF_INET,表示网络(TCP/IP)协议族
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,
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mansocket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)
inttype 指定socket的类型,通常是SOCK_STREAM流式Socket这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向连接的比特流和SOCK_DGRAM数据报式Socket这样只会提供定长的,不可靠,无连接的通信
intprottocol 通常为0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
应用示例:
intsockfd=socket(PF_INET, SOCK_STREAM,0);
.Socket配置
Socket描述符是一个指向内部数据结构的指针,它指向描述符表入口。
调用Socket函数时,
socket执行体将建立一个Socket,实际上"建立一个Socket"意味着为一个Socket数据结构分配存储空间。
Socket执行体为你管理描述符表。
两个网络程序之间的一个网络连接包括五种信息:
通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端
主机地址和远端协议端口。
Socket数据结构中包含这五种信息。
通过socket调用返回一个socket描述符后,在使用socket进行网络传输以前,必须配置该socket:
1)面向连接的socket客户端通过调用Connect函数在socket数据结构中保存本地和远端信息。
2)无连接socket的客户端和服务端以及面向连接socket的服务端通过调用bind函数来配置本地信息。
Bind函数将socket与本机上的一个端口相关联,随后你就可以在该端口监听服务请求。
Bind函数原型为:
intbind(intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen);
Bind()函数在成功被调用时返回0;出现错误时返回"-1"并将errno置为相应的错误号。
Sockfd 是调用socket函数返回的socket描述符,
my_addr 是一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针;
addrlen 常被设置为sizeof(structsockaddr)。
1)structsockaddr结构类型是用来保存socket信息的:
structsockaddr
{
unsignedshortsa_family; /*地址族,AF_xxx*/
charsa_data[14]; /*14字节的协议地址*/
};
sa_family 一般为AF_INET,代表Internet(TCP/IP)地址族;
sa_data 则包含该socket的IP地址和端口号。
2)sockaddr_in结构类型:
structsockaddr_in
{
shortintsin_family; /*地址族*/
unsignedshortintsin_port; /*端口号*/
structin_addrsin_addr; /*IP地址*/
unsignedcharsin_zero[8]; /*填充0以保持与structsockaddr同样大小sin_zero用来将sockaddr_in结构填充到与structsockaddr同样的长度,可以用bzero()或memset()函数将其置为零。
*/
};
这个结构更方便使用。
指向sockaddr_in的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换,这意味着如果一个函数所需参数类型是sockaddr时,你可以在函数调用的时候将一个指向sockaddr_in的指针转换为指向sockaddr的指针;或者相反。
使用bind函数时,可以自动获得本机IP地址和随机获取一个没有被占用的端口号:
/*系统随机选择一个未被使用的端口号;通过将my_addr.sin_port置为0,函数会自动为你选择一个未占用的端口来使用*/
my_addr.sin_port =0;
/*填入本机IP地址;通过将my_addr.sin_addr.s_addr置为INADDR_ANY,系统会自动填入本机IP地址*/
my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
注意在使用bind函数是需要将sin_port和sin_addr转换成为网络字节优先顺序;而sin_addr则不需要转换。
计算机数据存储有两种字节优先顺序:
高位字节优先和低位字节优先:
Internet上数据以高位字节优先顺序在网络上传输,所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数据的机器,在Internet上传输数据时就需要进行转换,否则就会出现数据不一致。
下面是几个字节顺序转换函数:
(h:
host n:
network l:
long s:
short)
·htonl():
把32位值从主机字节序转换成网络字节序,转为高位字节优先
·htons():
把16位值从主机字节序转换成网络字节序,转为高位字节优先
·ntohl():
把32位值从网络字节序转换成主机字节序,从高位字节优先转换
·ntohs():
把16位值从网络字节序转换成主机字节序,从高位字节优先转换
需要注意的是,在调用bind函数时一般不要将端口号置为小于1024的值,因为1到1024是保留端口号,你可以选择大于1024中的任何一个没有被占用的端口号。
应用示例:
A)服务端
1)建立结构变量
struct sockaddr_in my_addr;
int SERVPORT;
2)配置协议族、端口、地址、sin_zero填充位
my_addr.sin_family =AF_INET;
my_addr.sin_port =htons(SERVPORT);
my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
bzero(&(my_addr.sin_zero),8);
3)把sockfd的本地端口、IP地址、连接协议进行绑定
if(bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(structsockaddr))==-1)
{
perror("bind");
return1;
}
B)客户端
1)建立结构体变量和端口号
struct sockaddr_in serv_addr;
struct hostent*host;
int SERVPORT;
//structhostent*host; 把服务器端IP通过gethostbyname赋给host结构体,如果传入的是域名则转为IP地址再赋值
if((host=gethostbyname(“”))==NULL)
//或if((host=gethostbyname(“192.168.0.1”))==NULL)
{
herror("gethostbynameerror");
return1;
}
else
{//输出IP地址:
xxx.xxx.xxx.xxx
printf("host:
%s\n",inet_ntoa(*((structin_addr*)host->h_addr)));
}
2)建立Socket
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
perror("createsock");
return1;
}
3)给服务端结构变量赋值
serv_addr.sin_family=AF_INET;
serv_addr.sin_port =htons(SERVPORT);
serv_addr.sin_addr =*((structin_addr*)host->h_addr);
bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);
4)连接服务端
//intconnect(intsocfd, structsockaddr*serv_addr, intaddrlen)
进行客户端程序设计无须调用bind(),因为这种情况下只需知道目的机器的IP地址,而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要关心,socket执行体为你的程序自动选择一个未被占用的端口,并通知你的程序数据什么时候到达端口
Connect函数启动和远端主机的直接连接。
只有面向连接的客户程序使用socket时才需要将此socket与远端主机相连。
面向连接的服务器从不启动一个连接,它只是被动的在协议端口监听客户的请求。
无连接协议从不建立直接连接。
if(connect(sockfd,(structsockaddr*)&serv_addr,sizeof(structsockaddr))==-1)
{
perror("createsock");
return1;
}
.Listen()
Listen函数
1)使socket处于被动的监听模式
2)为该socket建立一个输入数据队列,将到达的服务请求保存在此队列中,直到程序处理它们
intlisten(intsocfd, intbacklog)
参数说明:
sockfd 是socket()函数返回的socket描述符
backlog 指定在请求队列中允许的最大请求数,进入的连接请求将在队列中等待accept它们
如果一个服务请求到来时,输入队列己满,此socket将拒绝连接请求,客户收到一个出错信息
intBACKLOG=20;
if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1)
{
perror("listen");
return1;
}
.accept()
在建立好输入队列后,服务器就调用accept函数,然后睡眠并等待客户的连接请求
1)accept()函数让服务器接收客户的连接请求。
intaccept(intsockfd, void*addr, int*addrlen);
参数说明:
sockfd 被监听的socket描述符
addr sockaddr_in变量的指针,该变量用来存放请求服务的客户机的信息
addrlen 通常是sizeof(structsockaddr_in)
返回值:
-1 出错时
client_fd 成功时
[注] 当accept函数监视的socket收到连接请求时,socket执行体将建立一个新的socket,执行体将这个新socket和请求连接进程的地址联系起来,收到服务请求的初始socket仍可以继续在以前的socket上监听,同时可以在新的socket描述符上进行数据传输操作
intclient_fd;
sin_size=sizeof(structsockaddr_in);
if((client_fd=accept(sockfd,(structsockaddr*)&remote_addr.sin_addr,&sin_size))==-1)
{
perror("accept");
continue;
}
.send()
int send(intsockfd, const void*msg, intlen, int flags);
参数列表:
sockfd 接收数据的socket方的id
msg 要发送数据的指针
len 以字节为单位的数据的长度
flags 一般为0
返回值:
失败 -1
成功 发送成功的字节数
示例:
char*msg="Hello!
";
intlen,bytes_sent;
....
len=strlen(msg);
bytes_sent=send(client_fd,msg,len,0);
...
.recv()
int recv(intsockfd, void*buf, intlen, unsigned intflags);
参数列表:
sockfd 接收数据的socket的fd
buf 存放数据的数据缓冲区
len len是缓冲的长度
flags 通常为0
返回值 :
成功 实际接收的字节数
错误 -1
while
(1)
{
recvbytes=recv(sockfd,buf,MAXDATASIZE,0);
if(recvbytes<=0)
break;
fwrite(buf,1,recvbytes,fp);
//fwrite(buf,1,recvbytes,stdout);
};
-----------------------------------------------------------------------------
recv和send
recv和send函数提供了和read和write差不多的功能.不过它们提供了第四个参数来控制读写操作.
intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,intflags)
intsend(intsockfd,void*buf,intlen,intflags)
前面的三个参数和read,write一样,第四个参数可以是0或者是以下的组合
_______________________________________________________________
| MSG_DONTROUTE | 不查找路由表 |
| MSG_OOB | 接受或者发送带外数据 |
| MSG_PEEK | 查看数据,并不从系统缓冲区移走数据 |
| MSG_WAITALL | 等待所有数据 |
|--------------------------------------------------------------|
MSG_DONTROUTE:
是send函数使用的标志.这个标志告诉IP协议.目的主机在本地网络上面,没有必要查找路由表.这个标志一般用网络诊断和路由程序里面.
MSG_OOB:
表示可以接收和发送带外的数据.关于带外数据我们以后会解释的.
MSG_PEEK:
是recv函数的使用标志,表示只是从系统缓冲区中读取内容,而不清楚系统缓冲区的内容.这样下次读的时候,仍然是一样的内容.一般在有多个进程读写数据时可以使用这个标志.
MSG_WAITALL是recv函数的使用标志,表示等到所有的信息到达时才返回.使用这个标志的时候recv回一直阻塞,直到指定的条件满足,或者是发生了错误.1)当读到了指定的字节时,函数正常返回.返回值等于len2)当读到了文件的结尾时,函数正常返回.返回值小于len3)当操作发生错误时,返回-1,且设置错误为相应的错误号(errno)
如果flags为0,则和read,write一样的操作.还有其它的几个选项,不过我们实际上用的很少,可以查看LinuxProgrammer'sManual得到详细解释.
6.2recvfrom和sendto
这两个函数一般用在非套接字的网络程序当中(UDP),我们已经在前面学会了.
6.3recvmsg和sendmsg
recvmsg和sendmsg可以实现前面所有的读写函数的功能.
intrecvmsg(intsockfd,structmsghdr*msg,intflags)
intsendmsg(intsockfd,structmsghdr*msg,intflags)
structmsghdr
{
void*msg_name;
intmsg_namelen;
structiovec*msg_iov;
intmsg_iovlen;
void*msg_control;
intmsg_controllen;
intmsg_flags;
}
structiovec
{
void*iov_base;/*缓冲区开始的地址 */
size_tiov_len;/*缓冲区的长度 */
}
msg_name和msg_namelen当套接字是非面向连接时(UDP),它们存储接收和发送方的地址信息.msg_name实际上是一个指向structsockaddr的指针,msg_name是结构的长度.当套接字是面向连接时,这两个值应设为NULL.msg_iov和msg_iovlen指出接受和发送的缓冲区内容.msg_iov是一个结构指针,msg_iovlen指出这个结构数组的大小. msg_control和msg_controllen这两个变量是用来接收和发送控制数据时的msg_flags指定接受和发送的操作选项.和recv,send的选项一样
6.4套接字的关闭
关闭套接字有两个函数close和shutdown.用close时和我们关闭文件一样.
6.5shutdown
intshutdown(intsockfd,inthowto)
TCP连接是双向的(是可读写的),当我们使用close时,会把读写通道都关闭,有时侯我们希望只关闭一个方向,这个时候我们可以使用shutdown.针对不同的howto,系统回采取不同的关闭方式.
howto=0这个时候系统会关闭读通道.但是可以继续往接字描述符写.
howto=1关闭写通道,和上面相反,着时候就只可以读了.
howto=2关闭读写通道,和close一样在多进程程序里面,如果有几个子进程共享一个套接字时,如果我们使用shutdown,那么所有的子进程都不能够操作了,这个时候我们只能够使用c
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