1.socket原理
socket通信就是通过IP和端口号将两台主机建立连接,提供通信。主机A的应用程序要能和服务器B进行通信,必须通过Socket建立连接,而建立Socket连接本质上就是依靠TCP/IP协议来建立TCP连接。TCP协议是传输层协议,建立TCP连接还需要用到底层的各种协议的服务,其中最主要的是依靠IP协议来寻找网络中的主机。处于网络层的IP协议可以通过地址找到所要寻找的目标主机,但是一台主机可能运行着多个应用程序,我们必须指定TCP或UDP的地址(端口号)的确定端口号,因此一个Socket实例唯一代表一个主机上的应用程序的通信链路。
2.socket通信流程
服务端:初始化 socket套接字(socket)----->绑定socket(bind)---->对端口进行监听(listen)----->阻塞(accept)----->接受数据(处理数据),根据需要返回结果
客户端:初始化 socket套接字(socket)------>发送连接请求(connect),如果连接成功,客户端发送数据请求,等待服务器端返回数据
3.socket编程函数
int socket(int protofamily, int type, int protocol);//返回sockf
sockfd是描述符。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。
protofamily:即协议域,又称为协议族(family)。常用的协议族有,AF_INET(IPV4)、AF_INET6(IPV6)、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(TCP)、SOCK_DGRAM(UDP)、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,当protocol为0时,会自动选择type类型对应的默认协议。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd:即socket描述字,它是通过socket()函数创建了,唯一标识一个socket。
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 */ }; /* Internet address. */ struct in_addr { uint32_t s_addr; /* address in network byte order */ };
addrlen:对应的是地址的长度。
int listen(int sockfd, int backlog);
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。
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
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。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); //返回连接connect_fd
server.c
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/socket.h> #include<stdlib.h> #include<netinet/in.h> #include<ctype.h> #include<arpa/inet.h> #include<strings.h> #include "wrap.h" #include<string.h> #define SERV_PORT 6666 #define SERV_IP "127.0.0.1" int main(){ int lfd, cfd, err; struct sockaddr_in serv_addr, clie_addr; //define in <netinet/in.h> socklen_t clie_addr_len; char buf[BUFSIZ], clie_IP[BUFSIZ]; int n; bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr)); serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); lfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); Bind(lfd, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)); Listen(lfd, 128); clie_addr_len = sizeof(clie_addr); cfd = Accept(lfd, (struct sockaddr *)&clie_addr, &clie_addr_len); printf("client IP: %s, client port: %d\n", inet_ntop(AF_INET, &clie_addr.sin_addr.s_addr, clie_IP, sizeof(clie_IP)), ntohs(clie_addr.sin_port)); while (1) { n = read(cfd, buf, sizeof(buf)); buf[i] = toupper(buf[i]); } write(cfd, buf, n); */ char s[] = "Hi, there!"; strcpy(buf, s); write(cfd,buf, strlen(buf)); } close(lfd); close(cfd); return 0; }
client.c
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> #include<string.h> #include "wrap.h" #define SERV_PORT 6666 #define SERV_IP "127.0.0.1" int main(){ int cfd; struct sockaddr_in serv_addr; char buf[BUFSIZ]; ssize_t n; memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); inet_pton(AF_INET, SERV_IP, &serv_addr.sin_addr.s_addr); cfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); Connect(cfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)); while (1) { fgets(buf, sizeof(buf), stdin); write(cfd, buf, strlen(buf)); n = Read(cfd, buf, sizeof(buf)); write(STDOUT_FILENO, buf, n); } close(cfd); return 0; }
wrap.c
#include<error.h> #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/socket.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> void perr_exit(const char *s){ perror(s); exit(1); } int Socket(int domain, int type, int protocol){ int n = socket(domain, type, protocol); if (n == -1) perr_exit("socket error"); return n; } void Bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen){ if(bind(sockfd, addr, addrlen) == -1) perr_exit("bind error"); return; } void Listen(int sockfd, int backlog){ if( listen(sockfd, backlog) == -1) perr_exit("listen error"); return; } int Accept(int sockfd, struct sockaddr *addr , socklen_t *addrlen){ //慢速系统调用: accept() / read() again:{ int n = accept(sockfd, addr, addrlen); if(n == -1){ if(errno == EINTR || errno == ECONNABORTED){ goto again; }else { perr_exit("accept error"); } } return n;} } void Connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen){ if(connect(sockfd, addr, addrlen) == -1) perr_exit("connect error"); return; } ssize_t Read(int fd, void *buf, size_t count){ //慢速系统调用 ssize_t n; again: n = read(fd, buf, count); if(n == -1){ if(errno == EINTR || errno == EAGAIN){ goto again; }else { perr_exit("read error"); } } return n; }
编译运行:
gcc server.c wrap.c -o server
gcc client.c wrap.c -o client
./server
./client
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