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UNIX
环境高级编程对 Socket
通信的描述是套接字网络 IPC
( 进程间通信 ) ,可以用于计算机间通信也可用于计算机内通信,管道、消息队列、信号量以及共享内存等都是属于计算机内通信的情况。
套接字Api详细介绍
1.套接字描述符
首先会先到的是文件描述符,对Linux
一切皆文件的哲学又多懂了一点儿点儿。
套接字是通信端点的抽象。与应用程序使用文件描述符一样,访问套接字需要使用套接字描述符。套接字描述符在UNIX
系统是用文件描述符实现的。
include <sys/socket.h>
int socket (int domain, int type, int protocal);返回值:成功返回文件(套接字)描述符,出错返回-1
参数 domain
( 域 ) 确定通信的特性,包括地址格式。各个域都有自己的格式表示地址,表示各个域的常数都以 AF_
开头,意指地址族 (address family).
参数type
确定套接字的类型,进一步确定通信特征。下图给出了一些类型,但在实现中可以自由增加对其他类型的支持。
参数protocol
通常是 0 ,表示按给定的域和套接字类型选择默认的协议。当对同一域和套接字类型支持多个协议时,可以使用 proticol
参数选择一个特定协议。在 A_FINET
通信域中套接字类型 SOCK_STREAM
的默认协议是 TCP
( 传输控制协议 ) ; A_FINET
通信域中套接字类型 SOCK_DGRAM
的默认协议是 UDP
( 用户数据报协议 ) 。
字节流(SOCK_STREAM
)要求在交换数据之前,在本地套接字和远程套接字之间建立一个逻辑联系。
Tcp
: 没有报文界限,提供的是字节流服务 。之前写过 Qt
传输图片的拆包与解包,原因就是如此吧。
调用socket
与调用 open
类型,均可获得用于输入、输出的文件描述符。不用的时候记得 close
关闭。
2.寻址
如何确定一个目标通信进程?
进程的标识有两个部分:计算机的网络地址可以确定网络上与之想要通信的计算机
服务可以确定计算机上的特定进程。
2.1 字节序
在同一台计算机上进程间通信时,一般无需考虑字节序。
TCP/IP
协议栈使用大端字节序。有关字节序大家可自行百度。
Linux
系统是小端字节序。
2.2 地址格式
地址确定了特定通信域中的套接字端点,地址格式与特定的通信域相关。为使不同格式的地址能够被传入到套接字函数,地址被强转换成通用的地址结构sockaddr
表示。
Linux
中,sockaddr_in
定义如下;
struct sockaddr_in {sa_family_t sin_family;in_port_t sin_port;struct in_addr sin_addr;unsigned char sin_zero[8];};
其中成员sin_zero
为填充字段,必须全部置0. 所以在网上搜到的例子有使用bzero
.
我目前使用的ubuntu
定义如下:
/ Structure describing an Internet socket address. /struct sockaddr_in{__SOCKADDRCOMMON (sin);in_port_t sin_port; / Port number. /struct in_addr sin_addr; / Internet address. /
unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) - __SOCKADDR_COMMON_SIZE - sizeof (in_port_t) - sizeof (struct in_addr)]; };
还有很多关于地址查询的函数,这里就不一一列举了。
3. 将套接字与地址绑定
使用bind
函数将地址绑定到一个套接字上。
include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr * addr, socklen_t len);返回值:成功返回0,出错返回-1
参数socklen_t
使用sizeof
来计算就好了。
对于使用地址的一些限制:
端口号不能小于1024,除非该进程具有相应的特权(即为超级用户)。可见规则总是因人而异,计算机也是如此~
对于因特网域,如果指定IP地址为ADDR_ANY
,套接字端点可以被绑定到所有的系统网络接口。
注意: linux
的man
命令可以查看api
的详细说明,而且还有例子,也挺不错的。
4. 建立连接
1> connect
如果处理的是面向连接的网络服务(SOCK_STREAM
或SOCK_SEQPACKET
),在开始交换数据前,需要在请求服务的进程套接字(客户端)和提供服务的进程套接字(服务器)之间建立一个连接。使用connect
.
include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);返回值:成功返回0,出错返回-1
诶,这个参数好熟悉呀,和bind
函数的参数一模一样呀~
当client
连接server
时,由于一些原因,连接可能会失败。可以使用指数补偿的算法解决,了解一下即可。
2> listen
server
调用listen
来宣告可以接受连接请求:
include <sys/socket.h>
Int listen(int sockfd, int backlog);返回值:成功返回0,出错返回-1
参数backlog
提供了一个提示,用于表示该进程所要入队的连接请求数量。其值由系统决定,但上限由<sys/socket.h>
中SOMAXCONN
指定。
一旦队列满,系统会拒绝多余的连接请求。
3> accept
一旦服务器调用了listen
,套接字就能接收连接请求。使用函数accept
获得连接请求并建立连接。
include <sys/socket.h>
Int accept(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len);返回值:成功返回文件(套接字)描述符,出错返回-1
函数accept
所返回的文件描述符是套接字描述符,该描述符连接到调用connect
的客户端。这个新的套接字描述符和原始套接字(sockfd
)具有相同的套接字类型和地址族。传给accept
的原始套接字没有关联到这个连接,而是继续保持可用状态并接受其他连接请求。
如果不关心客户端标识,可以将addr
和len
设置为NULL
,否则addr
存放的是连接的客户端的地址。
如果没有连接请求等待处理,accept
会阻塞直到有请求到来。另外server
可以使用poll
或select
来等待一个请求的到来。
5. 数据传输
既然将套接字端点表示为文件描述符,那么只要建立连接,就可以使用read
和write
来通过套接字通信。read
和write
函数我几乎不用,了解一下即可。
1> send
include <sys/socket.h>
Int send(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags);返回值:成功返回发送的字节数,出错返回-1
注意:如果send
成功返回,并不一定并表示连接的另一端的进程接收数据。可以保证的是数据已经无误的发送到网络上。
标志我一直用的是0
2> recv
include <sys/socket.h>
int recv(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags);返回值:以字节计数的消息长度,若无可用消息或对方已经按序结束则返回0, 出错返回-1
仍然一直是0
如果想定位发送者,可以使用recvfrom
来得到数据发送者的源地址。
3> recvfrom
include <sys/socket.h>
int recv(int sockfd, void *restrict buf, size_t len, int flag, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len);返回值:以字节计数的消息长度,若无可用消息或对方已经按序结束则返回0, 出错返回-1
因为可以获得发送者的地址,recvfrom
通常用于无连接套接字。否则,recvfrom
等同于recv
。
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