[linux-socket]UNIX网络编程之TCP链接

一、经常使用函数介绍

int socket(int domain,int type,int protocol);
/*
domain：AF_INET设为IPV4
type：SOCK_STREAM对应TCP，SOCK_DGRAM对应UDP
protocol：设0
返回值：返回一个套接字，失败返回-1
*/

int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr,int addrlen);
/*
sockfd：由socket()调用返回的须要绑定的套接字
my_addr：sockaddr类型的地址
addrlen：sizeof(sockaddr)。
返回值：成功返回0；失败返回-1
*/

struct sockaddr_in {
short sin_family; /* 地址类型，TCPIP协议只能填AF_INET */
unsigned short sin_port; /*使用端口号 */
struct in_addr sin_addr; /* 网络地址，如需绑定全部地址，填INADDR_ANY */
unsigned char sin_zero[8]; /* 填0便可 */
};//通常将其强制转换成sockaddr来使用

uint16_t htons(uint16_t hostshort);
/*
把系统的16位整数调整为“大端模式”
*/

int inet_aton(const char *string, struct in_addr *addr);
/*
把字符串的IP地址转化为in_addr结构体
*/

int connect(int sockfd,struct sockaddr* serv_addr,int addrlen);
/*
sockfd：链接到的套接字
serv_addr：链接到的服务器地址
addrlen：sizeof(serv_addr)
返回值：失败返回-1
*/

int listen(int sockfd,int backlog);//设置服务器监听模式
/*
sockfd:须要设置监听的服务器套接字
backlog：进入队列中容许的链接的个数。
返回值：出错返回-1
*/

int accept(int sockfd,void *addr,int* addrlen);//接受已经connect并在款冲队列中等待的套接字，队列为空时默认进入阻塞状态，直到有客户端进行connect()
/*
sockfd：正在监听端口的套接字
addr：用于存储客户的地址结构体
addrlen：sizeof(struct sockaddr_in)
返回值：失败-1
*/

int send(int sockfd,const void* msg,int len,int flags);//TCP发送数据
/*
sockfd：发送目标的套接字
msg：须要发送数据的头指针
len：数据的字节长度
flags：设为0
返回值：返回实际发送的字节数。注意，返回值可能比须要发送的字节数要少，此时须要再次发送剩下的字节。如失败返回-1
*/

int recv(int sockfd,void* buf,int len,unsigned int flags);//接受TCP数据
/*
sockfd：是要读取的套接口字
buf：保存数据的内存入口。
len：缓冲区的最大长度。注意，缓冲区不需用完
flags：设为0
返回值：返回实际读取到缓冲区的字节数，若是出错则返回-1。
*/

二、服务器端流程

设置服务器地址

 //设置一个socket地址结构server_addr,表明服务器internet地址, 端口
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr)); //把一段内存区的内容所有设置为0
    server_addr.sin_family = AF_INET;//
    server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);//INADDR_ANY是全0特殊地址，用于含有多IP地址的服务器，表示同时绑定本身的全部地址
    server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);//小端数转大端数函数

建立服务器套接字

//建立用于internet的流协议(TCP)socket,用server_socket表明服务器socket
    int server_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if( server_socket < 0){
        printf("Create Socket Failed!");
        exit(1);
    }

绑定地址与套接字

//把socket和socket地址结构联系起来
    if( bind(server_socket,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr))){
        printf("Server Bind Port : %d Failed!", HELLO_WORLD_SERVER_PORT); 
        exit(1);
    }

设置服务器为监听状态

//server_socket用于监听
    if ( listen(server_socket, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE) ){
        printf("Server Listen Failed!"); 
        exit(1);
    }

接受客户端的链接

int new_server_socket = accept(server_socket,(struct sockaddr*)&client_addr,&length);
        if ( new_server_socket < 0) {
            printf("Server Accept Failed!\n");
            break;
        }

从客户端接收数据

//接收客户端发送来的信息到buffer中
        length = recv(new_server_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);//若是对方在一次链接里发送了两次呢？
        if (length < 0){
            printf("Server Recieve Data Failed!\n");
            exit(1);
        }
        printf("\n%s",buffer);

发送数据到客户端

char buffer[BUFFER_SIZE];
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
        strcpy(buffer,"Hello,World! 从服务器来！");
        strcat(buffer,"\n"); //C语言字符串链接
        //发送buffer中的字符串到new_server_socket,实际是给客户端
        send(new_server_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);

关闭链接，空出端口

    //关闭与客户端的链接
    close(new_server_socket);
    //关闭监听用的socket
    close(server_socket);

三、客户端流程

设置客户端地址

//设置一个socket地址结构client_addr,表明客户机internet地址, 端口
    struct sockaddr_in client_addr;
    bzero(&client_addr,sizeof(client_addr)); //把一段内存区的内容所有设置为0
    client_addr.sin_family = AF_INET;    //internet协议族
    client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);//INADDR_ANY表示自动获取本机地址
    client_addr.sin_port = htons(0);    //0表示让系统自动分配一个空闲端口

创建客户端的套接字

//建立用于internet的流协议(TCP)socket,用client_socket表明客户机socket
    int client_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if( client_socket < 0) {
        printf("Create Socket Failed!\n");
        exit(1);
    }

绑定客户端地址与套接字

//把客户机的socket和客户机的socket地址结构联系起来
    if( bind(client_socket,(struct sockaddr*)&client_addr,sizeof(client_addr))){
        printf("Client Bind Port Failed!\n"); 
        exit(1);
    }

设置服务器地址结构体

//设置一个socket地址结构server_addr,表明服务器的internet地址, 端口
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    if(inet_aton(argv[1],&server_addr.sin_addr) == 0){ //服务器的IP地址来自程序的参数,aton字符串IP地址转化为网络地址格式
        printf("Server IP Address Error!\n");
        exit(1);
    }
    server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);

创建于服务器的链接

socklen_t server_addr_length = sizeof(server_addr);
    //向服务器发起链接,链接成功后client_socket表明了客户机和服务器的一个socket链接
    if(connect(client_socket,(struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0)
    {
        printf("Can Not Connect To %s!\n",argv[1]);
        exit(1);
    }

接收、发送数据

关闭链接

 完整代码：https://github.com/iyjhabc/study_examples/blob/master/server.c

编译c程序 gcc client.c -o client

运行客户端 ./client 127.0.0.1

127.0.0.1为保留IP地址，固定指向本地主机。

 

----------------------------------------------------------------------------------------------------

虽然知道各个函数怎么用，但这几个函数都是要组合起来使用，组合得不对使用就会出错，下面介绍一下如何才是正确组合TCP函数。

 

　　两个计算机经过网络链接，说白了经过两样东西来定位，IP和端口。套接字其实就是一个已经链接到某IP和某端口的一条抽象通道。知道这两个概念，下面就容易理解了。

一、服务器

　　做为服务器，通常来讲不会首先链接别人，而是等别人主动链接它，他被动等待别人的链接。而且做为公共使用的服务器，必须有固定的端口，不然别人怎么知道怎么找到你？

　　（1）bind().服务器的第一步是把新建的服务器socket套接字bind一个端口。此时此套接字已经跟服务器的IP和端口牢牢联系在一块儿了（但还没链接）。

　　（2）listen()与accept().此二函数是一块儿使用的，首先把服务器的套接字设为监听状态，而后在循环里面调用accept。它被调用后会阻塞本身所在的线程，直到有客户端connect为止。

　　（3）recv().当有客户端链接服务器，accept的阻塞被释放，并返回一个已经连向该客户端的套接字。此时服务器就能够经过此套接字，使用recv函数接受来自客户端的数据，并使用send给客户端发送数据。

　　（4）close().accept返回的套接字使用完成后，必须使用close把它关闭。

　　总结来讲，服务器只需本身绑定一个端口，等待客户端的链接。它彻底不用管客户端的ip和端口，由于accept返回的套接字已经包含了链接向客户端IP和端口的链接通路。

二、客户端

　　做为客户端，通常是主动链接服务器，等待服务器的回应。客户端必须知道想要链接的服务器的IP和端口。

　　（1）connect().首先客户端新建一个套接字，并根据服务器的IP和端口把套接字connect到服务器，造成链接通路。

　　（2）send().链接成功后，就能够利用该套接字向服务器发送数据。

　　（3）recvfrom().由于刚才的套接字已经与服务器造成链接，所以也能够用来接收服务器返回的数据。

　　这里再说明一下，connect造成与服务器链接这个套接字，其实就是服务器端accept返回那个套接字，正由于如此，客户端才能用这个套接字recv服务器返回的消息。至于为何用recvfrom而不是recv，接下来讲。

　　服务器与客户端握手对话（客发-服收-服发-客收）代码可参考如下：

客户端：https://github.com/iyjhabc/study_examples/blob/master/tcp_data_transport_client.c

服务器：https://github.com/iyjhabc/study_examples/blob/master/tcp_data_transport.c

三、recv与recvfrom

　　众所周知recv主要用在TCP中，recvfrom主要用在UDP中，但如客户端须要等待服务器返回的消息，再做下一步运算的话，就应使用recvfrom，如上面的例子，客户端等待服务器放置数据完成，再从新发送下一轮数据。缘由是，recv默认是非阻塞的，当客户端发送完后调用recv，服务器还没发送数据过来recv就已经执行完毕，所以接受不到服务器数据。recvfrom默认是阻塞的，它会等待服务器返回的数据再往下运行。

　　而且recv只能用于TCP，而recvfrom同时用于TCP和UDP。recvfrom参数的地址指针将会记录接到的数据的来源地址。再有一点，recv和recvfrom参数里面的套接字，必须是已经创建链接的，没链接，怎么知道接受谁呢？要监放任意的客户端，应先使用listen和accept。

四、send

　　通常来讲，使用一次send，便connect一次。如连续使用send，后面send的数据会丢失。为什么？其实联系服务器的原理便知道。客户端connect后，服务器accept并返回一个链接双方的套接字。此时双方用此套接字发送接收数据。但通常来讲服务器recv一次后便会close该套接字。若是此时客户端继续试用send，天然就发送不成功了。

　　总结就是，必须在套接字连同的条件下才能使用send（也是recv也是），不少状况是你本身没有断开链接，但对方其实已经close了该套接字了，便形成了发送失败。因此，链接一次发送一次数据send一次，是比较安全的作法。