每一个网络应用都是基于客户端一服务器模型的
本地的进程间通讯(IPC)有不少种方式,但能够总结为下面4类:html
网络中进程之间如何通讯?首要解决的问题是如何惟一标识一个进程,不然通讯无从谈起!在本地能够经过进程PID来惟一标识一个进程,可是在网络中这是行不通的。其实TCP/IP协议族已经帮咱们解决了这个问题,网络层的“ip地址”能够惟一标识网络中的主机,而传输层的“协议+端口”能够惟一标识主机中的应用程序(进程)。这样利用三元组(ip地址,协议,端口)就能够标识网络的进程了,网络中的进程通讯就能够利用这个标志与其它进程进行交互。linux
使用TCP/IP协议的应用程序一般采用应用编程接口:UNIXBSD的套接字(socket)和UNIX System V的TLI(已经被淘汰),来实现网络进程之间的通讯。就目前而言,几乎全部的应用程序都是采用socket,而如今又是网络时代,网络中进程通讯是无处不在,这就是我为何说“一切皆socket”。git
额web
int socket(int domain, int type, int protocol);
socket函数对应于普通文件的打开操做。普通文件的打开操做返回一个文件描述字,而socket()用于建立一个socket描述符(socket descriptor)
,它惟一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字同样,后续的操做都有用到它,把它做为参数,经过它来进行一些读写操做。编程
正如能够给fopen的传入不一样参数值,以打开不一样的文件。建立socket的时候,也能够指定不一样的参数建立不一样的socket描述符,socket函数的三个参数分别为:浏览器
domain:即协议域,又称为协议族(family)。经常使用的协议族有,AF_INET、AF_INET六、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,在通讯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做为地址。安全
type:指定socket类型。经常使用的socket类型有,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等(socket的类型有哪些?)。服务器
protocol:故名思意,就是指定协议。经常使用的协议有,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(这个协议我将会单独开篇讨论!)。网络
注意:并非上面的type和protocol能够随意组合的,如SOCK_STREAM不能够跟IPPROTO_UDP组合
。当protocol为0时,会自动选择type类型对应的默认协议。多线程
当咱们调用socket建立一个socket时,返回的socket描述字它存在于协议族(address family,AF_XXX)空间中,但没有一个具体的地址。若是想要给它赋值一个地址,就必须调用bind()函数,不然就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。
3.二、bind()函数
正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
函数的三个参数分别为:
sockfd:即socket描述字,它是经过socket()函数建立了,惟一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
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建立socket时的地址协议族的不一样而不一样,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 */ }; ipv6对应的是: 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 */ }; Unix域对应的是: #define UNIX_PATH_MAX 108 struct sockaddr_un { sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */ char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname */ };
a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端。 b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端。
因此:在将一个地址绑定到socket的时候,请先将主机字节序转换成为网络字节序,而不要假定主机字节序跟网络字节序同样使用的是Big-Endian。因为这个问题曾引起过血案!公司项目代码中因为存在这个问题,致使了不少莫名其妙的问题,因此请谨记对主机字节序不要作任何假定,务必将其转化为网络字节序再赋给socket。
若是做为一个服务器,在调用socket()、bind()以后就会调用listen()来监听这个socket,若是客户端这时调用connect()发出链接请求,服务器端就会接收到这个请求。
int listen(int sockfd, int backlog); int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
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能够
排队的最大链接个数。socket()函数建立的socket默认是一个主动类型的,listen函数将socket变为被动类型的,等待客户的链接请求。
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。客户端经过调用connect函数来创建与TCP服务器的链接。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字,第二个参数为指向struct sockaddr *的指针,用于返回客户端的协议地址,第三个参数为协议地址的长度。若是accpet成功,那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字,表明与返回客户的TCP链接。
注意:accept的第一个参数为服务器的socket描述字,是服务器开始调用socket()函数生成的,称为监听socket描述字;而accept函数返回的是已链接的socket描述字。一个服务器一般一般仅仅只建立一个监听socket描述字,它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每一个由服务器进程接受的客户链接建立了一个已链接socket描述字,当服务器完成了对某个客户的服务,相应的已链接socket描述字就被关闭。
万事具有只欠东风,至此服务器与客户已经创建好链接了。能够调用网络I/O进行读写操做了,即实现了网咯中不一样进程之间的通讯!网络I/O操做有下面几组:
#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags); ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags); ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen); ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen); ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags); ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd.成功时返回写的字节数。失败时返回-1,并设置errno变量。 在网络程序中,当咱们向套接字文件描述符写时有俩种可能。1)write的返回值大于0,表示写了部分或者是所有的数据。2)返回的值小于0,此时出现了错误。咱们要根据错误类型来处理。若是错误为EINTR表示在写的时候出现了中断错误。若是为EPIPE表示网络链接出现了问题(对方已经关闭了链接)。
其它的我就不一一介绍这几对I/O函数了,具体参见man文档或者baidu、Google,下面的例子中将使用到send/recv。
在服务器与客户端创建链接以后,会进行一些读写操做,完成了读写操做就要关闭相应的socket描述字,比如操做完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。
#include <unistd.h> int close(int fd);
close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭,而后当即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用,也就是说不能再做为read或write的第一个参数。
注意:close操做只是使相应socket描述字的引用计数-1,只有当引用计数为0的时候,才会触发TCP客户端向服务器发送终止链接请求。
咱们知道tcp创建链接要进行“三次握手”,即交换三个分组。大体流程以下:
[x] 从图中能够看出,当客户端调用connect时,触发了链接请求,向服务器发送了SYN J包,这时connect进入阻塞状态;服务器监听到链接请求,即收到SYN J包,调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ,ACK J+1,这时accept进入阻塞状态;客户端收到服务器的SYN K ,ACK J+1以后,这时connect返回,并对SYN K进行确认;服务器收到ACK K+1时,accept返回,至此三次握手完毕,链接创建。
总结:客户端的connect在三次握手的第二个次返回,而服务器端的accept在三次握手的第三次返回。
上面介绍了socket中TCP的三次握手创建过程,及其涉及的socket函数。如今咱们介绍socket中的四次握手释放链接的过程,请看下图:
接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。
#include "stdafx.h" #include <winsock2.h> #include <stdio.h> #include<stdlib.h> #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") int main(int argc, char* argv[]) { int i; WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2); WSADATA data; if(WSAStartup(sockVersion, &data) != 0) { return 0; } SOCKET sclient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if(sclient == INVALID_SOCKET) { printf("invalid socket !"); return 0; } struct sockaddr_in serAddr; //地址结构体 serAddr.sin_family = AF_INET; serAddr.sin_port = htons(20155202); serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1"); if (connect(sclient, (struct sockaddr *)&serAddr, sizeof(serAddr)) == SOCKET_ERROR) { printf("connect error !"); closesocket(sclient); return 0; } int ret=0; char sendData[255]; char recData[255]; printf("你好,TCP服务端,我是客户端!\n"); while(ret!=-1) { gets(sendData); send(sclient, sendData, strlen(sendData), 0); //发送 ret = recv(sclient, recData, 255, 0); //接收 if(ret > 0) { printf("server : "); recData[ret] = 0x00; //打印 puts(recData); } } WSACleanup(); return 0; }
#include "stdafx.h" #include <stdio.h> #include <winsock2.h> #include<stdlib.h> #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") int main(int argc, char* argv[]) { //初始化WSA WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2); WSADATA wsaData; if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData)!=0) { return 0; } //建立套接字 SOCKET slisten = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if(slisten == INVALID_SOCKET) { printf("socket error !"); return 0; } //绑定IP和端口 struct sockaddr_in sin; sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(20155202); sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; if(bind(slisten, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR) { printf("bind error !"); } //开始监听 if(listen(slisten, 5) == SOCKET_ERROR) { printf("listen error !"); return 0; } //循环接收数据 SOCKET sClient; struct sockaddr_in remoteAddr; int nAddrlen = sizeof(remoteAddr); char revData[255]; while (1) { printf(" 正在链接客户端...\n"); sClient = accept(slisten, (SOCKADDR *)&remoteAddr, &nAddrlen); if(sClient == INVALID_SOCKET) { printf("accept error !"); continue; } printf("接受到一个链接:%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr)); int ret=0; char sendData[255]; while(ret!=-1) { //接收数据 ret = recv(sClient, revData, 255, 0); if(ret > 0) { revData[ret] = NULL; printf("Client : "); puts(revData); } //发送数据 gets(sendData); send(sClient, sendData, strlen(sendData), 0); } } closesocket(slisten); WSACleanup(); return 0; }
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <WinSock2.h> #define BUF_SIZE 1024 int main(){ char filename[100] = {0}; //文件名 WSADATA wsaData; WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData); SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0); struct sockaddr_in sockAddr; sockAddr.sin_family = AF_INET; sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); sockAddr.sin_port = htons(5202); printf("你好服务器,我是客户端\n"); connect(sock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR)); printf("\n服务器像您发送文件请求\n\n您想要接收文件保存到 : \n "); //输入文件名,看文件是否能建立成功 gets(filename); FILE *fp = fopen(filename, "wb"); //以二进制方式打开文件 if(fp == NULL){ printf(" 建立文件失败,请按任意键继续 !\n"); system("pause"); exit(0); } //循环接收数据,直到文件传输完毕 char buffer[BUF_SIZE] = {0}; //文件缓冲区 int zishu; printf("\n正在接收写入数据\n"); while( (zishu = recv(sock, buffer, BUF_SIZE, 0)) > 0 ){ fwrite(buffer, zishu, 1, fp); } puts("\n文件接收完毕\n"); //文件接收完毕后直接关闭套接字,无需调用shutdown() fclose(fp); closesocket(sock); WSACleanup(); system("pause"); return 0; }
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <winsock2.h> #define BUF_SIZE 10240 int main(){ //初始化WSA WSADATA wsaData; WSAStartup( MAKEWORD(2, 2), &wsaData); SOCKET servSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); struct sockaddr_in sockAddr; sockAddr.sin_family = AF_INET; sockAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; sockAddr.sin_port = htons(5202); bind(servSock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR)); listen(servSock, 20); SOCKADDR clntAddr; int nSize = sizeof(SOCKADDR); printf(" 服务器20155202 等待客户端链接...\n"); SOCKET clntSock = accept(servSock, &clntAddr, &nSize); printf("\n接收到客户端来电\n"); //先检查文件是否存在 char filename[BUF_SIZE]; //文件名 printf("\n输入你想传送的文件名\n"); gets(filename); FILE *fp = fopen(filename, "rb"); if(fp == NULL){ printf("\n没那个文件!\n"); system("pause"); exit(0); } printf("\n正在上传至服务器\n"); //循环发送数据,直到文件结尾 char buffer[BUF_SIZE] = {0}; //缓冲区 int zishu; while( (zishu = fread(buffer, 1, BUF_SIZE, fp)) > 0 ){ send(clntSock, buffer, zishu, 0); } shutdown(clntSock, SD_SEND); //文件读取完毕,断开输出流 printf("\n正在上传文件至客户端\n"); recv(clntSock, buffer, BUF_SIZE, 0); printf("\文件发送完毕\n\n"); fclose(fp); closesocket(clntSock); closesocket(servSock); WSACleanup(); system("pause"); return 0; }
问题1:多线程编译时候线程间工做时间顺序?还有pthread_join
函数中*retval指针返回值是什么?
测试代码以下:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #define NLOOP 50 int counter; void *doit( void * ); int main(int argc, char **argv) { pthread_t tidA, tidB; pthread_create( &tidA ,NULL, &doit,(void *)"衛彥忻\n"); pthread_create( &tidB ,NULL, &doit,(void *)"張旭"); pthread_join( tidA, NULL ); pthread_join( tidB, NULL ); return 0; } void * doit( void * vptr) { int i, val; for ( i=0; i<NLOOP; i++ ) { //val = counter++; //printf("%x: %d \n", (unsigned int) pthread_self(), val + 1); //counter = val + 1; printf("%s",vptr); } }
我结对的搭档:吕宇轩 20155239
他的问题:
sudo apt-get install bison flex
继续输入:
sudo apt-get install tcl8.5-dev tk8.5-dev tcl8.5 tk8.5
5、编译
./psim -t -g ../y86-code/asum.yo
进入Y86-code 测试一下是否可使用
perfect,能够了
学习了网络编程让我知道了客户端和服务器之间的交互的具体步骤,也让我对各种聊天软件有了更加深入的了解。
代码行数(新增/累积) | 博客量(新增/累积) | 学习时间(新增/累积) | 重要成长 | |
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目标 | 5000行 | 30篇 | 400小时 | |
第14周 | 270/200 | 3/2 | 33/20 |
尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」,到期末看看能不能改进本身的计划能力。这个工做学习中很重要,也颇有用。
耗时估计的公式
:Y=X+X/N ,Y=X-X/N,训练次数多了,X、Y就接近了。
(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表)