【网络编程基础】第二节 Socket程序演示
C/S Socket demo 地址： github
Create Socket
int socket (int af, int type, int protocol)
- af（address family）：地址族，IP地址类型，常用AF_INET 和AF_INET6 分别来表示 IPv4 和 IPv6。
- type ：数据传输类型，常用SOCK_STREAM 和 SOCK_DGRAM ，可以看第一节中对type的介绍。
- protocol ：传输协议，常用IPPROTO_TCP 和 IPPROTO_UDP 分别表示TCP 和 UDP 传输协议。
演示代码：
int socketTCP = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
int socketUDP = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
//!> 因为上述两种情况都是唯一的，所以可以参数 Protocol 可以选择 IPPROTO_IP（0），所以可以直接这样写：
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
Service端 - bind()
int bind(int sock, struck sockaddr * addr, socklen_t addrlen); // like unix
- sock ：socket 文件描述符。
- addr ：sockaddr 结构体变量的指针。
- addrlen ：addr 变量的大小， 可由sizeof() 计算得出。
演示代码：
int serv_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //*> 结构体初始化为0
serv_addr.sin_family = AF_INET; //*> 使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //*> 服务器具体ip地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //*> host自序转换net字序
bind(serv_socket, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
bind() 第二个参数是通过struct sockadd_in 结构体类型强制转化为 sockaddr类型，为什么这样做？首先介绍sockaddr_in 结构体，
sockaddr_in 结构体
/*
* Socket address, internet style.
*/
struct sockaddr_in {
__uint8_t sin_len; //*> 结构体大小
sa_family_t sin_family; //*> af（address family）
in_port_t sin_port; //*> 16位的端口号
struct in_addr sin_addr; //*> 32位的IP地址
char sin_zero[8]; //*> 不使用，用0填充
};
- sin_family 和 socket() 的第一个参数一致。
- sin_port 的类型是__uint16_t ，长度为2个字节，理论取值范围 0~65536，但0 ~ 1023 的端口一般由OS 分给特定的服务程序，例如Web 服务端口为 80，FTP 服务的端口为 21，所以我们的程序要在1024~65536 之间分配端口号。然后通过htons() 转换！可以看我的enhance博客。
- sin_addr 是struct in_addr 结构体类型变量。
struct in_addr 结构体
/*
* Internet address (a structure for historical reasons)
*/
struct in_addr {
in_addr_t s_addr; //*> __uint32_t 单位， 32位的IP地址
};
为什么在bind() 第二个参数不直接用sockaddr_in 而使用 sockaddr 呢？
sockaddr 结构体的定义如下：
/*
* [XSI] Structure used by kernel to store most addresses.
*/
struct sockaddr {
__uint8_t sa_len; /* total length */
sa_family_t sa_family; /* [XSI] address family */
char sa_data[14]; /* [XSI] addr value (actually larger) ip：port 组合*/
};
首先sockaddr_in 和 sockaddr 的长度相同，都是18个字节数（旧版本都是16字节数，因为新版本都增加了__unit8_t sa_len 类型）
其次sockaddr 中 sa_data是IP地址和端口号的组合，例如“127.0.0.1:80”，但是，没有相关函数将这个字符串转换为需要的sa_data形式。
所以，通过sockaddr_in 强制转化代替 sockaddr，因为长度相同，转化后不会丢失字节，也没有多余的字节。
相同道理：IPv6：struct sockaddr_in6 ，这恰恰也说明了这种强转替换的好处，因为不同地址类型就会定义不同的结构体。这样方便给bind() 参数赋值。
Client端 - connect()
int connect(int sock, struct sockaddr * serv_addr, socklen_t addrlen); // like unix
参数说明同 bind() 。
演示代码：
- (void)client
{
int serv_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(1234);
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("(服务器IP确切IP地址)");
connect(serv_socket, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
}
Service端 - listen()
int listen(int sock, int backlog); //*> like unix
- sock ：需要进入监听状态的套接字。
- backlog ：请求队列的最大长度。
Service端使用bind() 绑定套接字之后，还需要使用listen() 函数让套接字进入被监听状态，再调用 accept() 函数，就可以随时响应Client 的请求了。
listen() 所谓被动监听，是指当没有客户端请求时，套接字处于“睡眠”状态，只有当接收客户端请求时，套接字才会被“唤醒”来响应请求。
请求队列 - backlog####
当套接字正在处理客户端请求时，如果有新的请求进来，套接字是没有办法处理的，只能把请求放进缓冲区，待当前请求处理完毕后，再从缓冲区读取出来处理。如果不断有新的请求进来，这些请求就会按照先后顺序在缓冲区排队，知道缓冲区满。这个缓冲区，就成为请求队列（Request Queue）。
缓冲区的长度（能存放多少个Client请求）可以通过listen() 函数的 backlog 参数确定，但毕竟为多少并没有标准，可以根据你的需要来定，并放量小的话可以是10或者20。
backlog 可以设置为SOMAXCONN，就由系统决定请求队列长度，这个值一般比较大，可能几百，或者更多。
当请求队列满时，就不会接收新的请求，对于like unxi，客户端就会收到ECONNREFUSED错误。
注意：listen() 只是让套接字处于监听状态，并没有接收请求。接收请求需要使用 accept() 函数。
演示代码：
int serv_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //*> 结构体初始化为0
serv_addr.sin_family = AF_INET; //*> 使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //*> 服务器具体ip地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //*> host自序转换net字序
bind(serv_socket, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
listen(serv_socket, 20); //*> 设定Service 端进入监听状态。
Service端 - accept()
int accept(int sock, struct socket * addr, socket_t * addrlen); //*> like unix
accept() 参数与 listen() 和 connect() 是相同的；
- sock ： Service端套接字。
- addr ：socket_in 结构体变量。
- addlen ：参数addr 的长度，可由 sizeof() 求得。
accept() 返回一个新的套接字来和Client端通信，addr 保存了Client 端的IP+Port，而sock 是Service 套接字，大家注意区分。后面和Client 端通信时，要使用accept() 新生成的套接字，而不是旧的服务端套接字。
accept() 会阻塞程序执行（后面的代码不能被执行），直到有新的请求到来。
int serv_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //*> 结构体初始化为0
serv_addr.sin_family = AF_INET; //*> 使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //*> 服务器具体ip地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //*> host自序转换net字序
bind(serv_socket, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
listen(serv_socket, 20); //*> 设定Service 端进入监听状态。
// 堵塞程序执行，接收客户端请求
struct sockaddr_in clnt_addr;
socklen_t clnt_addrlen = sizeof(clnt_addr);
accept(serv_socket, (struct sockaddr *)&clnt_addr, &clnt_addrlen);
Scoket 的 write() 和 read()
Unix 不区分套接字文件和普通文件，使用write() 可以向套接字中写入数据，使用 read() 可以从套接字中读取数据。
两台计算机之间的通信相当于两个套接字之间的通信，在服务器端用 write() 想套接字写入数据，客户端就能收到，然后再使用 read() 从套接字中读取出来，就完成了一次通信。
write()：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes); // like unix
- fd ：写入文件的描述符。
- buf ：写入数据的缓冲区地址。
- nbytes ：写入数据的字节数。
write() 函数会将缓冲区 buf 中的nbytes 个字节写入文件 fd，成功函数返回写入的字节数，失败则返回 -1 。
read()：
ssize_t read(int fd, void * buf , size_t nbytes); // like unix
- fd ：写入文件的描述符。
- buf ：写入数据的缓冲区地址。
- nbytes ：写入数据的字节数。
read() 函数会从 fd 文件中读取 nbytes 个字节并保存到缓冲区 buf，成功函数返回读取的字节数（但遇到文件结尾则返回 0），失败则返回 -1。
浙公网安备 33010602011771号