linux下socket编程

• Socket

   soket接口是TCP/IP网络的API。网络的socket数据传输是一种特别的I/O，socket也是一种文档描述符。利用socket（）函数打开，返回一个整型的socket描述符，而后创建链接，数据传输等等。经常使用的socket类型有：流式socket(SOCK_STREAM)、数据报socket(SOCK_DGRAM). 其中流式socket是采用面向链接的TCP服务，而数据报socket则是无链接的UDP服务

• Socket创建

    调用： int socket(int domain, int type, int prococol)来建立socket

    domain：指明所使用的协议族，经常使用PF_INET, 表示互联网协议族(TCP/IP)

       说明：

                        在绑定本地地址或链接远程地址时须要初始化sockaddr_in结构，其中指定address family时通常设置为AF_INET，即便用IP。

                        相关头文件中的定义：AF = Address Family
                    PF = Protocol Family
                    AF_INET = PF_INET

            所以，通常规范的用法是在socket中用PF_INET指定协议族，在设置address中时，使用AF_NET，固然二者是同样的。

    type：指定socket的类型，分为：SOCK_STREAM(TCP)、SOCK_DGRAM(UDP),SOCK_RAW(原始socket，容许socket调用底层协议）

    protocol：一般赋值为0

    socket描述符是一个指向内部数据结构的指针，执行描述符表的入口

    两个网络程式之间的一个网络链接包括：通讯协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址、远端协议端口

    

• socket配置

    面向链接的socket客户端经过调用connet函数在socket数据接口中保存本地和远端信息，无链接socket的客户端和服务端联通面向链接socket的服务端经过调用bind函数来配置本地信息

    1. int bind(int sockefd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);

    

struct sockaddr
{    
    unsigned short sa_family; // 地址族, AF_INET...
    char sa_data[14]; // 14字节的协议地址
}

说明，其中sa_family通常为AF_INET，表明tcp/ip协议族，sa_data则包含该socket的IP地址和端口号

struct sockaddr_in
{
    short int sin_family; // 地址族
    unsigned short int sin_port; // 端口号
    struct in_addr sin_addr; // ip地址
    unsigned char sin_zero[8]; // 填充0以保证和struct sockaddr一样大小
}
第二个结构体更经常使用，用bzero()或memset()函数将其该结构体置为零
指向sockaddr_in的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换
my_addr.sin_port = 0; // 表示随机获取一个没有被占用的端口号
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 自动填入本机IP地址
my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 客户端的填充IP方式

    bind函数须要将sin_port和sin_addr转换成为网络字节有限顺序，而sin_addr则无需转换

    internet上数据以高位优先 顺序传输，故须要实现进行转换

htonl(); 把32位值从主机字节序转换为网络字节序
htons(); 把16位值从主机字节序转换为网络字节序
ntohl(); 把32位值从网络字节序转换为主机字节序
ntohs(); 把16位值从网络字节序转换为主机字节序

    bind函数在成功调用后，返回0，出错返回-1并将errno设置为响应的错误号

• 创建链接

    面向链接的客户程式使用connet函数来配置socket并和远端服务器创建一个TCP链接

    int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen)

    sockfd是socket函数返回的socket描述符

    serv_addr: 包含远端主机ip地址和端口号的指针   

    addrlen: 为远端地址结构的长度, sizeof(sockaddr)

    connect函数只用于面向链接的客户端程式，无链接和面向链接的服务器不须要，成功则返回0，失败返回-1

    

    listen函数使socket处于被动的监听模式，并为该socket模式创建一个输入数据队列，将到达的服务请求保存在队列中

    int listen(int sockfd,int backlog)

    sockfd：为socket描述符

    backlog: 自定在请求队列中容许的最大请求数

    

    accept函数让服务器接受客户的链接请求，在创建好输入队列后，服务器调用accept函数，而后睡眠并等待客户端的链接唤醒

    int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen)

    sockfd：是被监听的socked秒速富

    addr：一般是个指向sockaddr_in变量的指针，该变量用来存放提出链接请求服务的主机信息；

    addrlen:一般是一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量

    当accept函数监控的 socket收到链接请求时，socket执行体将创建一个新的socket，执行体将这个新socket和请求链接进程的地址联系起来，收到服务请求的初始socket仍可以继续在之前的 socket上监听，同时可以在新的socket描述符上进行数据传输操做

• 数据传输

   send和recv用于面向链接的socket上进行数据传输     

    int send（int sockfd, const void *msg, int len, int flags）

    sockfd: 是想用来传输数据的socket描述符

    msg: 指向要发送数据的指针

    len：以直接为单位的数据长度

    flags：通常设置为0

    返回实际上发送出的字节数，可能会少于但愿发送的数据；在程序中应该将send发送的数据和len进行比较，若不匹配时，应该进行处理

char *msg = "hello world";
int len = strlen(msg), bytes_sent;

bytes_sent = send(sockfd, msg, len, 0);
if(bytes_sent != len)
{
    ....
}

    int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags);

    sockfd：接受数据的socket描述符

    buf：为存放接受数据的缓冲区

    len：缓冲区的长度

    flags：通常也被设置为0

    返回实际接受的数据字节数

面向无链接的数据socket以sendto()和recvfrom()来进行数据传输

    int sendto(int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen)

    to表示目地机的IP地址和端口号信息，而tolen常为sizeof(to)

    int recvfrom(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags, struct sockaddr *from , int *fromlen);

    from是sockaddr结构的变量，保存源机的IP地址和端口号，fromlen指向sizeof (struct sockaddr)的变量

结束传输

    close(sockfd);

实例代码：

server.c
/*
 * server.c
 *
 *  Created on: 2014-8-29
 *      Author: wzb
 */
 
#include "server.h"

#define temp_pathname "temp.d"
void server_process(int sockfd)
{
	char buffer[1024];
	int data_len = 0;
	FILE *f;
	if((f = fopen(temp_pathname, "w")) == NULL)
	{
		fprintf(stderr, "crete temp file %s error\n", temp_pathname);
		exit(1);
	}
	
	while((data_len = recv(sockfd, buffer, 1024, 0)) >0)
	{
		if(data_len < 1024)
			buffer[data_len] = '\0';
		fprintf(f, "%s", buffer);
	}
	fclose(f);
}

int main()
{
	int sockfd;
	int clientfd;
	uint16_t port = 10033;
	
	struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
	bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_addr.s_addr  = htonl(INADDR_ANY);
	server_addr.sin_port = htons(port);
	
	if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
	{
		fprintf(stderr, "open data stream socket failed!\n");
		exit(1);
	}
	
	if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0)
	{
		fprintf(stderr, "bind data socket failed!\n");
		exit(1);
	}
	
	if(listen(sockfd, SOMAXCONN) < 0)
	{
		fprintf(stderr, "listen data stream failed\n");
		exit(1);
	}
	
	while(1)
	{
		socklen_t len = sizeof(client_addr);
		clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
		if(clientfd < 0)
		{
			fprintf(stderr, "accept error\n");
			continue;
		}
		
		int pid = fork();
		if(pid == 0)
		{
			server_process(clientfd);
			exit(0);
		}
		close(clientfd);
	}
	return 0；	 
}

client.c
/*
 * client.c
 *
 *  Created on: 2014-8-29
 *      Author: wzb
 */
 
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>

#define filename "file.d"

int main()
{
	int sockfd;
	struct sockaddr_in server_addr;
	uint16_t port = 10033;
	
	if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
	{
		fprintf(stderr, "socket eerror\n");
		exit(1);
	}
	
	bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(port);
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");;
	
	if(connect(sockfd, (struct sockaddr*)(&server_addr), sizeof(struct sockaddr))<0)
	{
		fprintf(stderr, "connect eerror\n");
		return -1;
	}	
	
	FILE *f = NULL;
	if((f = fopen(filename, "r")) == NULL)
	{
		fprintf(stderr, "%s file error\n", filename);
		close(sockfd);
		exit(1);
	}
	
	char buf[LINE_MAX];
	while(fgets(buf, LINE_MAX, f))
	{
		send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);
	}
	fclose(f);
	printf("-----------send over------------\n");
	close(sockfd);
	return 0;
}