4.网络

libuv中的联网与直接使用BSD套接字接口没有太大的区别，有些事情更简单，所有的都是非阻塞的，但概念是相同的。此外，libuv提供实用函数来抽象烦人的、重复的和低级的任务，比如使用BSD套接字结构设置套接字、DNS查找和调整各种套接字参数。

uv_tcp_t和uv_udp_t结构用于网络I/O。

• 注意：本章中的代码示例用于显示某些libuv api。它们不是高质量代码的例子。它们会泄漏内存，并且并不总是正确地关闭连接。

TCP

TCP是一个面向连接的流协议，因此是基于libuv流基础设施的。

服务器

服务器套接字通过:

1. uv_tcp_init TCP句柄。
2. uv_tcp_bind它。
3. 在句柄上调用uv_listen，以便在客户端建立新连接时调用回调函数。
4. 使用uv_accept来接受连接。
5. 使用流操作与客户端通信。

下面是一个简单的回显服务器

 tcp-echo-server/main.c - 监听套接字

        uv_close((uv_handle_t*) client, on_close);
    }
}

int main() {
    loop = uv_default_loop();

    uv_tcp_t server;
    uv_tcp_init(loop, &server);

    uv_ip4_addr("0.0.0.0", DEFAULT_PORT, &addr);

    uv_tcp_bind(&server, (const struct sockaddr*)&addr, 0);
    int r = uv_listen((uv_stream_t*) &server, DEFAULT_BACKLOG, on_new_connection);
    if (r) {
        fprintf(stderr, "Listen error %s\n", uv_strerror(r));
        return 1;
    }
    return uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);
}

您可以看到实用函数uv_ip4_addr用于将人类可读的IP地址、端口对转换为BSD套接字api所需的sockaddr_in结构。反向操作请通过uv_ip4_name获取。

• 注意：ip4功能有uv_ip6_*类似物。

大多数设置函数都是同步的，因为它们是cpu绑定的。Uv_listen是我们返回到libuv回调风格的地方。第二个参数是待定队列——排队连接的最大长度。

当客户端发起连接时，需要使用回调来为客户端套接字建立句柄，并使用uv_accept关联该句柄。在这种情况下，我们还建立了从这个流中阅读的兴趣。

tcp-echo-server/main.c - 接受客户端连接

    free(buf->base);
}

void on_new_connection(uv_stream_t *server, int status) {
    if (status < 0) {
        fprintf(stderr, "New connection error %s\n", uv_strerror(status));
        // error!
        return;
    }

    uv_tcp_t *client = (uv_tcp_t*) malloc(sizeof(uv_tcp_t));
    uv_tcp_init(loop, client);
    if (uv_accept(server, (uv_stream_t*) client) == 0) {
        uv_read_start((uv_stream_t*) client, alloc_buffer, echo_read);
    }

其余的函数集与流示例非常相似，可以在代码中找到。只要记得在不需要套接字时调用uv_close。如果你不愿意接受这个连接，这甚至可以在uv_listen回调中完成。

客户端

当您在服务器上绑定/侦听/接受时，在客户端只需调用uv_tcp_connect即可。uv_tcp_connect使用uv_listen的相同uv_connect_cb风格回调。试一试:

uv_tcp_t* socket = (uv_tcp_t*)malloc(sizeof(uv_tcp_t));
uv_tcp_init(loop, socket);

uv_connect_t* connect = (uv_connect_t*)malloc(sizeof(uv_connect_t));

struct sockaddr_in dest;
uv_ip4_addr("127.0.0.1", 80, &dest);

uv_tcp_connect(connect, socket, (const struct sockaddr*)&dest, on_connect);

其中on_connect将在连接建立后被调用。回调函数接收uv_connect_t结构体，该结构体有一个指向套接字的成员.handle。

UDP

udp-dhcp/main.c - 设置并发送udp包

uv_loop_t *loop;
uv_udp_t send_socket;
uv_udp_t recv_socket;

int main() {
    loop = uv_default_loop();

    uv_udp_init(loop, &recv_socket);
    struct sockaddr_in recv_addr;
    uv_ip4_addr("0.0.0.0", 68, &recv_addr);
    uv_udp_bind(&recv_socket, (const struct sockaddr *)&recv_addr, UV_UDP_REUSEADDR);
    uv_udp_recv_start(&recv_socket, alloc_buffer, on_read);

    uv_udp_init(loop, &send_socket);
    struct sockaddr_in broadcast_addr;
    uv_ip4_addr("0.0.0.0", 0, &broadcast_addr);
    uv_udp_bind(&send_socket, (const struct sockaddr *)&broadcast_addr, 0);
    uv_udp_set_broadcast(&send_socket, 1);

    uv_udp_send_t send_req;
    uv_buf_t discover_msg = make_discover_msg();

    struct sockaddr_in send_addr;
    uv_ip4_addr("255.255.255.255", 67, &send_addr);
    uv_udp_send(&send_req, &send_socket, &discover_msg, 1, (const struct sockaddr *)&send_addr, on_send);

    return uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);
}

• 注意：IP地址0.0.0.0用于绑定所有接口。IP地址255.255.255.255是一个广播地址，意味着数据包将被发送到子网内的所有接口。端口0为操作系统随机分配的端口。

首先，我们将接收套接字设置为绑定端口68 (DHCP客户端)上的所有接口，并开始读取。这将从应答的任何DHCP服务器读取响应。我们使用UV_UDP_REUSEADDR标志来与在同一端口上运行在这台计算机上的任何其他系统DHCP客户端友好相处。然后，我们设置一个类似的发送套接字，并使用uv_udp_send在端口67 (DHCP服务器)上发送广播消息。

必须设置广播标志，否则将得到EACCES错误1。发送的确切信息与本书无关，如果你感兴趣，可以研究代码。通常，如果发生错误，读和写回调将收到< 0的状态码。

因为UDP套接字没有连接到一个特定的对等体，读回调收到一个额外的参数关于数据包的发送者。

如果没有更多的数据要读取，则Nread可能为零。如果addr是NULL，它表示没有什么可读的(回调不应该做任何事情)，如果不是NULL，它表示从主机addr接收到一个空的数据报。如果分配器提供的缓冲区不够大，不能容纳数据，则flags参数可以是UV_UDP_PARTIAL。在这种情况下，操作系统将丢弃不适合的数据(这是UDP为您!)

udp-dhcp/main.c - 读取包

void on_read(uv_udp_t *req, ssize_t nread, const uv_buf_t *buf, const struct sockaddr *addr, unsigned flags) {
    if (nread < 0) {
        fprintf(stderr, "Read error %s\n", uv_err_name(nread));
        uv_close((uv_handle_t*) req, NULL);
        free(buf->base);
        return;
    }

    char sender[17] = { 0 };
    uv_ip4_name((const struct sockaddr_in*) addr, sender, 16);
    fprintf(stderr, "Recv from %s\n", sender);

    // ... DHCP specific code
    unsigned int *as_integer = (unsigned int*)buf->base;
    unsigned int ipbin = ntohl(as_integer[4]);
    unsigned char ip[4] = {0};
    int i;
    for (i = 0; i < 4; i++)
        ip[i] = (ipbin >> i*8) & 0xff;
    fprintf(stderr, "Offered IP %d.%d.%d.%d\n", ip[3], ip[2], ip[1], ip[0]);

    free(buf->base);
    uv_udp_recv_stop(req);
}

UDP选项

Time-to-live(存活时间）

通过uv_udp_set_ttl可以改变socket上发送的数据包的生存时间。

只设置IPv6协议

IPv6 socket既可以用于IPv4通信，也可以用于IPv6通信。如果你想限制套接字仅为IPv6，传递UV_UDP_IPV6ONLY标志给uv_udp_bind 

多播

套接字可以使用以下方法订阅多播组:

其中成员为UV_JOIN_GROUP或UV_LEAVE_GROUP。

本指南很好地解释了多播的概念。

缺省情况下，启用组播本地环回功能。使用uv_udp_set_multicast_loop来关闭它。

组播报文的生存时间可以通过uv_udp_set_multicast_ttl来改变。

查询DNS

libuv提供异步DNS解析。为此，它提供了自己的getaddrinfo替换4。在回调中，您可以对检索到的地址执行正常的套接字操作。让我们连接到Freenode来看看DNS解析的示例。

dns/main.c

int main() {
    loop = uv_default_loop();

    struct addrinfo hints;
    hints.ai_family = PF_INET;
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;
    hints.ai_flags = 0;

    uv_getaddrinfo_t resolver;
    fprintf(stderr, "irc.freenode.net is... ");
    int r = uv_getaddrinfo(loop, &resolver, on_resolved, "irc.freenode.net", "6667", &hints);

    if (r) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo call error %s\n", uv_err_name(r));
        return 1;
    }
    return uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);
}

如果uv_getaddrinfo返回非零，在设置中出现了错误，你的回调根本不会被调用。所有参数都可以在uv_getaddrinfo返回后立即释放。主机名、服务器名和提示结构在getaddrinfo手册页中有文档说明。回调可以是NULL，在这种情况下，函数将同步运行。

在解析器回调中，你可以从结构addrinfo(s)的链表中选择任何IP。这也演示了uv_tcp_connect。在回调中调用uv_freeaddrinfo是必要的。

dns/main.c

void on_resolved(uv_getaddrinfo_t *resolver, int status, struct addrinfo *res) {
    if (status < 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo callback error %s\n", uv_err_name(status));
        return;
    }

    char addr[17] = {'\0'};
    uv_ip4_name((struct sockaddr_in*) res->ai_addr, addr, 16);
    fprintf(stderr, "%s\n", addr);

    uv_connect_t *connect_req = (uv_connect_t*) malloc(sizeof(uv_connect_t));
    uv_tcp_t *socket = (uv_tcp_t*) malloc(sizeof(uv_tcp_t));
    uv_tcp_init(loop, socket);

    uv_tcp_connect(connect_req, socket, (const struct sockaddr*) res->ai_addr, on_connect);

    uv_freeaddrinfo(res);
}

Libuv还提供了相反的uv_getnameinfo。

网络接口

通过libuv可以通过uv_interface_addresses获取系统的网络接口信息。这个简单的程序只是打印出所有接口细节，以便您了解可用的字段。这对于允许服务在启动时绑定到IP地址很有用。

interfaces/main.c

#include <stdio.h>
#include <uv.h>

int main() {
    char buf[512];
    uv_interface_address_t *info;
    int count, i;

    uv_interface_addresses(&info, &count);
    i = count;

    printf("Number of interfaces: %d\n", count);
    while (i--) {
        uv_interface_address_t interface = info[i];

        printf("Name: %s\n", interface.name);
        printf("Internal? %s\n", interface.is_internal ? "Yes" : "No");
        
        if (interface.address.address4.sin_family == AF_INET) {
            uv_ip4_name(&interface.address.address4, buf, sizeof(buf));
            printf("IPv4 address: %s\n", buf);
        }
        else if (interface.address.address4.sin_family == AF_INET6) {
            uv_ip6_name(&interface.address.address6, buf, sizeof(buf));
            printf("IPv6 address: %s\n", buf);
        }

        printf("\n");
    }

    uv_free_interface_addresses(info, count);
    return 0;
}

对于loopback接口，Is_internal为true。需要注意的是，如果一个物理接口有多个IPv4/IPv6地址，则该名称会被报告多次，每个地址只报告一次。