一.概念介紹
網(wǎng)絡(luò)程序分為服務(wù)端程序和客戶端程序。服務(wù)端即提供服務(wù)的一方，客戶端為請求服務(wù)的一方。但實際情況是有些程序的客戶端、服務(wù)器端角色不是這么明顯，即互為客戶端和服務(wù)端。
我們編寫網(wǎng)絡(luò)程序時，一般是基于TCP協(xié)議或者UDP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的。
TCP：(Transfer Control Protocol)傳輸控制協(xié)議是一種面向連接的協(xié)議, 當(dāng)我們的網(wǎng)絡(luò)程序使用這個協(xié)議的時候,網(wǎng)絡(luò)可以保證我們的客戶端和服務(wù)端之間的傳輸是可靠的。
UDP:(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議是一種非面向連接的協(xié)議, 這種協(xié)議并不能保證我們的網(wǎng)絡(luò)程序的連接是可靠的。
我們編寫的網(wǎng)絡(luò)程序具體采用哪一類協(xié)議，要視具體情況而定。比如，如果是大數(shù)據(jù)量的通信，而且對數(shù)據(jù)的完整性要求不是特別高，則可以采用UDP協(xié)議，以得到更快的傳輸速率。如果我們是要實現(xiàn)一些諸如文件傳輸、社交通訊之類的功能，就需要采用TCP協(xié)議通信，以保證傳輸?shù)目煽啃浴?br />二.初等網(wǎng)絡(luò)函數(shù)介紹
nt socket(int domain, int type,int protocol)
domain:說明我們網(wǎng)絡(luò)程序所在的主機(jī)采用的通訊協(xié)族(AF_UNIX和AF_INET等).
AF_UNIX只能夠用于單一的Unix 系統(tǒng)進(jìn)程間通信,
而AF_INET是針對Internet的,因而可以允許在遠(yuǎn)程
主機(jī)之間通信(當(dāng)我們 man socket時發(fā)現(xiàn) domain可選項是 PF_*而不是AF_*,因為glibc是posix的實現(xiàn)所以用PF代替了AF,
不過我們都可以使用的).
type:我們網(wǎng)絡(luò)程序所采用的通訊協(xié)議(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)
SOCK_STREAM表明我們用的是TCP 協(xié)議,這樣會提供按順序的,可靠,雙向,面向連接的比特流.
SOCK_DGRAM 表明我們用的是UDP協(xié)議,這樣只會提供定長的,不可靠,無連接的通信.
protocol:由于我們指定了type,所以這個地方我們一般只要用0來代替就可以了 socket為網(wǎng)絡(luò)通訊做基本的準(zhǔn)備.
成功時返回文件描述符,失敗時返回-1,看errno可知道出錯的詳細(xì)情況.
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)
sockfd:是由socket調(diào)用返回的文件描述符.
addrlen:是sockaddr結(jié)構(gòu)的長度.
my_addr:是一個指向sockaddr的指針. 在中有 sockaddr的定義
struct sockaddr{
unisgned short as_family;
char sa_data[14];
};
不過由于系統(tǒng)的兼容性,我們一般不用這個頭文件,而使用另外一個結(jié)構(gòu)(struct sockaddr_in) 來代替.在中有sockaddr_in的定義
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];
}
我們主要使用Internet所以
sin_family一般為AF_INET,
sin_addr設(shè)置為INADDR_ANY表示可以和任何的主機(jī)通信,
sin_port是我們要監(jiān)聽的端口號.sin_zero[8]是用來填充的.
bind將本地的端口同socket返回的文件描述符捆綁在一起.成功是返回0,失敗的情況和socket一樣
int listen(int sockfd,int backlog)
sockfd:是bind后的文件描述符.
backlog:設(shè)置請求排隊的最大長度.當(dāng)有多個客戶端程序和服務(wù)端相連時, 使用這個表示可以介紹的排隊長度.
listen函數(shù)將bind的文件描述符變?yōu)楸O(jiān)聽套接字.返回的情況和bind一樣.
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)
sockfd:是listen后的文件描述符.
addr,addrlen是用來給客戶端的程序填寫的,服務(wù)器端只要傳遞指針就可以了. bind,listen和accept是服務(wù)器端用的函數(shù),
accept調(diào)用時,服務(wù)器端的程序會一直阻塞到有一個 客戶程序發(fā)出了連接. accept成功時返回最后的服務(wù)器端的文件描述符,
這個時候服務(wù)器端可以向該描述符寫信息了. 失敗時返回-1
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)
sockfd:socket返回的文件描述符.
serv_addr:儲存了服務(wù)器端的連接信息.其中sin_add是服務(wù)端的地址
addrlen:serv_addr的長度
connect函數(shù)是客戶端用來同服務(wù)端連接的.成功時返回0,sockfd是同服務(wù)端通訊的文件描述符 失敗時返回-1.
更多函數(shù)請查看man …….
int getaddrinfo(const char *node, const char *service,
const struct addrinfo *hints,
struct addrinfo **res);
三.初等網(wǎng)絡(luò)函數(shù)使用實例
一個教科書式的服務(wù)器端程序流程為：
建立套接字socket()--->將套接字綁定到ip地址bind()----->建立監(jiān)聽套接字listen()------>開始等待客戶端請求accpet()
詳細(xì)代碼如下：
#include stdlib.h>
#include stdio.h>
#include errno.h>
#include string.h>
#include unistd.h>
#include sys/socket.h>
#include netinet/in.h>
#include sys/types.h>
#include netdb.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd,connfd;
struct sockaddr_in srvaddr;
struct sockaddr_in cliaddr;
int len,port;
char hello[]="Hi,welcome to linux-code!\n";
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
fprintf(stderr,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 服務(wù)器端填充 sockaddr結(jié)構(gòu) */
bzero(srvaddr,sizeof(struct sockaddr_in));
srvaddr.sin_family=AF_INET;
srvaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
srvaddr.sin_port=htons(1113);
/* 捆綁sockfd描述符 */
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(srvaddr),sizeof(struct sockaddr))==-1){
fprintf(stderr,"Bind error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 監(jiān)聽sockfd描述符 */
if(listen(sockfd,5)==-1){
fprintf(stderr,"Listen error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
len=sizeof(struct sockaddr_in);
while(1){ /* 服務(wù)器阻塞,直到客戶程序建立連接 */
if((connfd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(cliaddr),len))==-1){
fprintf(stderr,"Accept error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
fprintf(stderr,"Server get connection from %s\n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr));
if(write(connfd,hello,strlen(hello))==-1){
fprintf(stderr,"Write Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 這個通訊已經(jīng)結(jié)束 */
close(connfd);
/* 循環(huán)下一個 */
}
close(sockfd);
exit(0);
}
一個教科書式的客戶端程序流程為：
建立套接字socket()--->與服務(wù)器建立連接connect()
詳細(xì)代碼如下：
#include stdlib.h>
#include stdio.h>
#include errno.h>
#include string.h>
#include unistd.h>
#include sys/socket.h>
#include netinet/in.h>
#include sys/types.h>
#include netdb.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int sockfd; char buf[1024];
struct sockaddr_in srvaddr;
struct hostent *phost; int nbytes;
if(argc!=3){
fprintf(stderr,"Usage:%s IP> portnumber>\a\n",argv[0]);
exit(1);
}
/* 客戶程序開始建立 sockfd描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
fprintf(stderr,"socket Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 客戶程序填充服務(wù)端的資料 */
bzero(srvaddr,sizeof(srvaddr));
srvaddr.sin_family=AF_INET;
srvaddr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
if (inet_pton(AF_INET, argv[1], srvaddr.sin_addr) = 0){
fprintf(stderr,"inet_pton Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 客戶程序發(fā)起連接請求 */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(srvaddr),sizeof(struct sockaddr))==-1){
fprintf(stderr,"connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 連接成功了 */
if((nbytes=read(sockfd,buf,1024))==-1){
fprintf(stderr,"read Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
buf[nbytes]='\0';
printf("received data:%s\n",buf);
/* 結(jié)束通訊 */
close(sockfd);
exit(0);
}
四.上述程序存在的問題
先運(yùn)行上述程序的服務(wù)端程序，再運(yùn)行客戶端程序，可以得到如下結(jié)果：
服務(wù)器端結(jié)果：
viidiot@ubuntu:~/code $ ./srv
Server get connection from 192.168.1.153
Server get connection from 127.0.0.1
Server get connection from 192.168.1.153
客戶器端結(jié)果：
viidiot@ubuntu:~/code $ ./cli 192.168.1.153 1113
received data:Hi,welcome to linux-code!
我們完成了一個簡單的網(wǎng)絡(luò)通信程序，該程序使用的io模型為同步(synchronous)阻塞(blocking)。服務(wù)器端調(diào)用accept()，write()等函數(shù)，如果沒有客戶端連接過來或者相應(yīng)的文件描述符沒有準(zhǔn)備好寫，程序就會在那里死死的等待，什么事情也不干。在實際應(yīng)用中，這類程序是很少出現(xiàn)的。實際中使用的都是異步io模型。
有空我們再來看看：同步、異步，阻塞、非阻塞，select()/poll()/epoll()
