Linux程式設計 8 socket程式設計

在學習linux程式設計時，學會網路程式設計是必不可少的，而linux網路程式設計一般通過socket（套接字）介面實現。在學習socket程式設計之前，我們首先要了解相關網路協議。

linux中繼續使用tcp/ip的網路層結構，即從下到上分為物理層，資料鏈路層，網路層，傳輸層，會話層，表示層，應用層。其中，傳輸層在實現通訊服務時發揮了重要作用。傳輸層定義了tcp以及udp協議。tcp是面向連線的通訊協議，提供可靠的資料傳送。tcp將源主機應用層的資料分為多個分段，將每個分段傳輸到網際層，網際層將資料封裝為ip資料報，併發送到目的主機。

網路結構模式分為兩種：客戶機/伺服器模式以及瀏覽器/伺服器模式，在這裡主要圍繞客戶機/伺服器模式展開。乙個完整的tcp程式設計流程如下：伺服器呼叫socket，bind，listen函式完成初始化，接著呼叫accept函式阻塞等待，此時伺服器處於監聽埠的狀態。客戶端呼叫socket函式進行初始化，接著呼叫connect函式發出syn段並阻塞，等待伺服器應答。伺服器應答乙個syn-ack段，客戶端收到後從connect函式返回，同時應答乙個ack段，伺服器收到後從accept函式返回。此時，連線已經成功建立，可以開始傳輸資料了。一般由客戶端發出請求，伺服器處理請求，進行一問一答的方式。所以，伺服器從accept函式返回後，呼叫read函式讀取客戶端的請求，如果沒有請求就阻塞等待。客戶端呼叫write函式傳送請求，伺服器收到請求後從read函式返回，對客戶端的請求進行處理，在此期間伺服器段接著呼叫read函式阻塞等待客戶端的下一條請求。客戶端，伺服器之間傳送，傳輸資料可以用send，recv函式實現。最後，資料傳輸完畢，客戶端呼叫close函式關閉連線，伺服器的read函式就會返回0，伺服器就知道客戶端關閉了連線，也呼叫close函式關閉連線。

套接字是一種通訊機制，用於描述ip位址和埠，是一種特殊的i/o。我們常用流式套接字，即sock_stream，它提供了乙個可靠的，面向連線的資料傳輸服務，資料無差錯無重複地傳送且按傳送順序接受。

int socket(int domain, int type, int protocol) #用於建立乙個新的套接字

#domain又稱為協議族，決定了套接字的位址型別以及在通訊中必須採用對應的位址，常用套接字有af_inet,af_inet6…af_inet決定了要用ipv4位址(32位)與埠號(16位)的組合。

#type指定了套接字型別，常用的套接字型別有sock_stream,sock_dgrom等

#protocol用於指定協議，常用的協議有：ipproto_tcp(tcp協議)，ipptoto_udp(udp協議)等，一般置為0，表示使用預設協議。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr * addr, socklen_t addrlen) #將乙個套接字繫結到乙個位址上，使得客戶端可以連線

#sockfd:上乙個socket呼叫中獲得的檔案描述符

#addr指向包含繫結位址的結構的指標

#addrlen指的是位址結構的大小

乙個struct sockaddr_in 結構如下：

struct sockaddr_in servaddr; //結構體定義

bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); //結構體清零

servaddr.sin_family = af_inet; //設定位址型別為af_inet

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(inaddr_any)；//設定網路位址為inaddr_any

servaddr.sin_port = htons(6666); //設定埠號為6666

int listen(int sockfd, int backlog)

#sockfd:socket呼叫中獲得的檔案描述符

#backlog:sockfd掛起的已連線佇列可以增長的最大長度

int accept(int sockfd, struct sockaddr * addr, socklen_t * addrlen) #建立客戶端程式對該套接字的連線

#sockfd:socket呼叫中獲得的檔案描述符

#addr:指向連線對端的位址，即客戶端位址

#addrlen指定位址結構的大小

int connect(int sockfd, const struct sockaddr * addr, socklen_t addrlen) #用於客戶端建立連線，發起三次握手過程。如果連線不能立刻建立起來，connect呼叫會阻塞一段不確定的倒計時時間，這段倒計時時間結束後這次連線就會失敗。

#sockfd:socket呼叫中獲得的檔案描述符

#addr指向伺服器位址

#addrlen指定位址結構的大小

int send(int sockfd, const void * buf, size_t len, int flags) #用於傳送資料

#sockfd:socket呼叫中獲得的檔案描述符

#buf:指向傳送資料的指標

#len:資料的長度

#flags:一般置為0

int recv(int sockfd, const void * buf, size_t len, int flags)

#sockfd:socket呼叫中獲得的檔案描述符

#buf:要讀取資訊的緩衝

#len:緩衝的最大長度

#flags:一般置為0

int close(int fd) #釋放系統分配給套接字的資源，關閉連線

#fd:檔案描述符，在socket程式設計中指sockfd

//伺服器端
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define serv_port 6666
#define buf_size 5000
#define file_name_max_size 500
void
fatal
(char
*string)
intmain()
close
(fd)
;close
(sa);}
return0;
}

//客戶端
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define serv_port 6666
#define buf_size 5000
#define path " " 
//定義檔案位置
#define dest_ip "127.0.0.1" 
//ip位址設定為本機
void
fatal
(char
*s)int
main()
c =connect
(listenfd,
(struct sockaddr *
)&cliaddr,
sizeof
(cliaddr));
if(c <0)
fatal
("connect failed");
send
(listenfd, path,
strlen
(path),0
);while(1
)return0;
}

以上程式實現了客戶端與伺服器建立連線，客戶端請求乙個文件並顯示。

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