1. socket概念
socket(套接字),用于网络中不同主机间进程的通信。
socket是一个伪文件,包含读缓冲区、写缓冲区。
socket必须成对出现。
socket可以建立主机进程间的通信,但需要协议(IPV4、IPV6等)、port端口、IP地址。
2. 客户端服务端socket网络通信步骤(TCP)
2.1 服务器端步骤:
(1)创建流式socket套接字。
a)此socket套接字一直用于后续的监听连接。
b)socket函数。
(2)绑定本机IP地址和port。
b)bind函数。
(3)监听。
a)将socket套接字由主动变为被动。
b)创建未完成连接队列、已完成连接队列;未完成连接接经历3次握手才变成已完成连接。
c)listen函数。
(4)提取。
a)从已完成连接队列提取连接,创建一个新的已连接socket套接字用于和客户端通信。
b)accept函数。
(5)读写数据。
(6)关闭socket。
2.2 客户端步骤:
(1)创建流式socket套接字。
a)socket函数。
(2)连接服务器。
a)指定服务器的IP协议(IPV4或IPV6)、port、IP地址。
b)connect函数(该函数包含TCP的三次握手)。
(3)读写数据。
(4)关闭socket。
3. socket相关结构体和函数
3.1 socket相关结构体
(1)IPV4套接字结构体
#include<netinet/in.h>
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* 协议:AF_INET */
in_port_t sin_port; /* 端口 */
struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* IP地址的网络字节序 */
};
(2)IPV6套接字结构体
#include<netinet/in6.h>
struct sockaddr_in6 {
sa_family_t sin6_family; /* AF_INET6 */
in_port_t sin6_port; /* port number */
uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
uint32_t sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */
};
struct in6_addr {
unsigned char s6_addr[16]; /* IPv6 address */
};
(3)通用套接字结构体
为了接口通用,出现通用套接字结构体。
#include<sys/socket.h>
struct sockaddr {
sa_family_t sa_family; /* AF_INET 或 AF_INET6 */
char sa_data[14]; /* address data */
};
3.2 socket相关函数
(1) socke函数:创建套接字
#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
/*
功能:
创建套接字
参数:
domain:
AF_INET
AF_INET6
等等
type:
SOCK_STREAM:TCP流式套接字
SOCK_DGRAM:UDP报式套接字
SOCK_RAW:组包更多
等等
protocol:0,自动填充
返回值:
成功:文件描述符
失败:-1
*/
(2)connect函数:客户端连接服务器
#include<sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen);
/*
功能:
连接服务器
参数:
sockfd:套接字文件描述符
addr:IPV4套接字结构体地址 强转为通用套接字结构体
包含目的主机的IP和port
addrlen:IPV4套接字结构体大小
返回值:
成功:0
失败:-1,并设置errno
EACCES:权限不足或被防火墙拒绝
EADDRINUSE:本地地址已被其他套接字使用
ECONNREFUSED:远程主机拒绝连接
ETIMEDOUT:连接超时
*/
(3)bind函数:服务器端绑定自己固定的IP和port
#include<sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen);
/*
功能:
给套接字sockfd绑定固定的的IP地址和port
参数:
sockfd:套接字文件描述符
addr:IPV4套接字结构体地址
addrlen:IPV4套接字结构体大小
返回值:
成功:0
失败:-1
*/
(4)listen函数:服务器端监听是否有连接请求
#include<sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
/*
功能:
监听是否有客户端请求连接
参数:
sockfd:套接字文件描述符
backlog:已完成连接数量与未完成连接数量之和的最大值,一般写128
返回值:
成功:0
失败:-1
*/
(5)accept函数: 从已完成连接队列提取连接
#include<sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t* addrlen);
/*
功能:
从已完成连接队列提取连接
参数:
sockfd:套接字文件描述符
addr:IPV4套接字结构体地址,以获取的客户端IP和port信息
addrlen:存储IPV4套接字结构体大小的变量的地址。
返回值:
成功:新连接socket的文件描述符
失败:-1
*/
3.3 socket通信示例
(1)TCP客户端连接服务器示例:
#include<arpa/inet.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
int main() {
/* 1.创建socket */
int sock_fd;
sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
/* 2.连接服务器 */
// IPV4套接字结构体
struct sockaddr_in addr;
// IPV4
addr.sin_family = AF_INET;
// 服务器的port,转为网络字节序
addr.sin_port = htons(8888);
// 服务器IP地址,转为网络字节序存入addr.sin_addr.s_addr
inet_pton(AF_INET, "192.168.0.11", &addr.sin_addr.s_addr);
// 连接
connect(sock_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
/* 3.读写数据 */
char buf[1024] = "";
while (1) {
int n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf)); // 从终端读入buf
write(sock_fd, buf, n);
n = read(sock_fd, buf, sizeof(buf));
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
}
/* 4.关闭 */
close(sock_fd);
return 0;
}
运行结果:
(2)TCP服务器端示例:
#include<stdio.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main(int argc, const char* argv[]) {
/* 1.创建socket */
int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
/* 2.绑定本机IP地址和port */
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(8000);
// INADDR_ANY为0,表示绑定通配地址,即本地所有IP地址
// addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
inet_pton(AF_INET, "192.168.124.128", &addr.sin_addr.s_addr);
int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
if(ret < 0) {
perror("bind");
exit(0);
}
/* 3.监听 */
listen(lfd, 128);
/* 4.提取 */
struct sockaddr_in cliaddr;
socklen_t len = sizeof(cliaddr);
int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &len);
char ip[16] = "";
printf("新连接到来!IP:%s, port:%d\n",
inet_ntop(AF_INET, &(cliaddr.sin_addr.s_addr), ip, 16),
ntohs(cliaddr.sin_port));
/* 5.读写 */
char buf[1024] = "";
while (1) {
bzero(buf, sizeof(buf));
int n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf)); // 从终端读入buf
write(cfd, buf, n);
n = read(cfd, buf, sizeof(buf));
printf("%s", buf);
}
/* 6.关闭 */
close(lfd);
close(cfd);
return 0;
}
运行结果:
注意:服务器进程被杀死,其占用的端口不会立即释放,再次连接会出现如下错误:
因为系统防止短时间内频繁开关相同的端口而将端口设置为TIME_WAIT状态(一般为2MSL,MSL一般为30s),因此TIME_WAIT大概持续60s;过了TIME_WAIT状态才可使用该端口。
若要立即使用该端口,可使用端口复用机制。
4. 补充:
4.1 recv和send
读写时,除了使用read、write函数,还可使用recv和send函数,用法类似于read和write,flags默认写0即可:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-500003.html
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void* buf, size_t len, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags);
4.2 socket包裹函数
将socket编程常用函数中的错误判断等封装为函数,使用更方便: mayueming1/socket-wrap-func: socket常用的包裹函数 (github.com)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-500003.html
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