1. socket概念

socket（套接字），用于網(wǎng)絡(luò)中不同主機(jī)間進(jìn)程的通信。

socket是一個(gè)偽文件，包含讀緩沖區(qū)、寫(xiě)緩沖區(qū)。

socket必須成對(duì)出現(xiàn)。

socket可以建立主機(jī)進(jìn)程間的通信，但需要協(xié)議（IPV4、IPV6等）、port端口、IP地址。

2. 客戶(hù)端服務(wù)端socket網(wǎng)絡(luò)通信步驟（TCP）

2.1 服務(wù)器端步驟：

????????（1）創(chuàng)建流式socket套接字。

? ? ? ? ? ? ? ? a）此socket套接字一直用于后續(xù)的監(jiān)聽(tīng)連接。

? ? ? ? ? ? ? ? b）socket函數(shù)。

? ? ? ? （2）綁定本機(jī)IP地址和port。

? ? ? ? ? ? ? ? b）bind函數(shù)。

? ? ? ? （3）監(jiān)聽(tīng)。

? ? ? ? ? ? ? ? a）將socket套接字由主動(dòng)變?yōu)楸粍?dòng)。

? ? ? ? ? ? ? ? b）創(chuàng)建未完成連接隊(duì)列、已完成連接隊(duì)列；未完成連接接經(jīng)歷3次握手才變成已完成連接。

? ? ? ? ? ? ? ? c）listen函數(shù)。

? ? ? ? （4）提取。

? ? ? ? ? ? ? ? a）從已完成連接隊(duì)列提取連接，創(chuàng)建一個(gè)新的已連接socket套接字用于和客戶(hù)端通信。

? ? ? ? ? ? ? ? b）accept函數(shù)。

? ? ? ??（5）讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。

? ? ? ? （6）關(guān)閉socket。

2.2 客戶(hù)端步驟：

? ? ? ? （1）創(chuàng)建流式socket套接字。

? ? ? ? ? ? ? ? a）socket函數(shù)。

? ? ?? ?（2）連接服務(wù)器。

? ? ? ? ? ? ? ? a）指定服務(wù)器的IP協(xié)議（IPV4或IPV6）、port、IP地址。

? ? ? ? ? ? ? ? b）connect函數(shù)（該函數(shù)包含TCP的三次握手）。

? ? ?? ?（3）讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。

? ? ? ? （4）關(guān)閉socket。

3. socket相關(guān)結(jié)構(gòu)體和函數(shù)

3.1 socket相關(guān)結(jié)構(gòu)體

（1）IPV4套接字結(jié)構(gòu)體

#include<netinet/in.h>

struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family; /* 協(xié)議：AF_INET */
    in_port_t      sin_port;   /* 端口 */
    struct in_addr sin_addr;   /* IP地址 */
};

/* Internet address. */
struct in_addr {
    uint32_t       s_addr;     /* IP地址的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序 */
};

（2）IPV6套接字結(jié)構(gòu)體

#include<netinet/in6.h>

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 */
};

（3）通用套接字結(jié)構(gòu)體

為了接口通用，出現(xiàn)通用套接字結(jié)構(gòu)體。

#include<sys/socket.h>

struct sockaddr {
    sa_family_t sa_family; /* AF_INET 或 AF_INET6 */
    char sa_data[14]; /* address data */
};

3.2 socket相關(guān)函數(shù)

（1）?socke函數(shù)：創(chuàng)建套接字

#include<sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);
/*
功能：
    創(chuàng)建套接字
參數(shù)：
    domain：
        AF_INET
        AF_INET6
        等等
    type：
        SOCK_STREAM：TCP流式套接字
        SOCK_DGRAM：UDP報(bào)式套接字
        SOCK_RAW：組包更多
        等等
    protocol：0，自動(dòng)填充
返回值：
    成功：文件描述符
    失?。?1
*/

（2）connect函數(shù)：客戶(hù)端連接服務(wù)器

#include<sys/socket.h>

int connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen);
/*
功能：
    連接服務(wù)器
參數(shù)：
    sockfd：套接字文件描述符
    addr：IPV4套接字結(jié)構(gòu)體地址 強(qiáng)轉(zhuǎn)為通用套接字結(jié)構(gòu)體
              包含目的主機(jī)的IP和port
    addrlen：IPV4套接字結(jié)構(gòu)體大小
返回值：
    成功：0
    失?。?1，并設(shè)置errno
        EACCES：權(quán)限不足或被防火墻拒絕
        EADDRINUSE：本地地址已被其他套接字使用
        ECONNREFUSED：遠(yuǎn)程主機(jī)拒絕連接
        ETIMEDOUT：連接超時(shí)
*/

（3）bind函數(shù)：服務(wù)器端綁定自己固定的IP和port

#include<sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen);
/*
功能：
    給套接字sockfd綁定固定的的IP地址和port
參數(shù)：
    sockfd：套接字文件描述符
    addr：IPV4套接字結(jié)構(gòu)體地址
    addrlen：IPV4套接字結(jié)構(gòu)體大小
返回值：
    成功：0
    失?。?1
*/

（4）listen函數(shù)：服務(wù)器端監(jiān)聽(tīng)是否有連接請(qǐng)求

#include<sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);
/*
功能：
    監(jiān)聽(tīng)是否有客戶(hù)端請(qǐng)求連接
參數(shù)：
    sockfd：套接字文件描述符
    backlog：已完成連接數(shù)量與未完成連接數(shù)量之和的最大值，一般寫(xiě)128
返回值：
    成功：0
    失?。?1
*/

（5）accept函數(shù)：?從已完成連接隊(duì)列提取連接

#include<sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t* addrlen);
/*
功能：
    從已完成連接隊(duì)列提取連接
參數(shù)：
    sockfd：套接字文件描述符
    addr：IPV4套接字結(jié)構(gòu)體地址，以獲取的客戶(hù)端IP和port信息
    addrlen：存儲(chǔ)IPV4套接字結(jié)構(gòu)體大小的變量的地址。
返回值：
    成功：新連接socket的文件描述符
    失敗：-1
*/

3.3 socket通信示例

（1）TCP客戶(hù)端連接服務(wù)器示例：

#include<arpa/inet.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>

int main() {

    /* 1.創(chuàng)建socket */
    int sock_fd;
    sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    /* 2.連接服務(wù)器 */
    // IPV4套接字結(jié)構(gòu)體
    struct sockaddr_in addr;
    // IPV4
    addr.sin_family = AF_INET;
    // 服務(wù)器的port，轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序
    addr.sin_port = htons(8888);
    // 服務(wù)器IP地址，轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序存入addr.sin_addr.s_addr
    inet_pton(AF_INET, "192.168.0.11", &addr.sin_addr.s_addr);
    // 連接
    connect(sock_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

    /* 3.讀寫(xiě)數(shù)據(jù) */
    char buf[1024] = "";
    while (1) {
        int n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));  // 從終端讀入buf
        write(sock_fd, buf, n);
        n = read(sock_fd, buf, sizeof(buf));
        write(STDOUT_FILENO, buf, n);
    }

    /* 4.關(guān)閉 */
    close(sock_fd);

    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

（2）TCP服務(wù)器端示例：

#include<stdio.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

int main(int argc, const char* argv[]) {

    /* 1.創(chuàng)建socket */
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    /* 2.綁定本機(jī)IP地址和port */
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(8000);
    // INADDR_ANY為0，表示綁定通配地址，即本地所有IP地址
    // addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; 
    inet_pton(AF_INET, "192.168.124.128", &addr.sin_addr.s_addr);
    int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    if(ret < 0) {
        perror("bind");
        exit(0);
    }

    /* 3.監(jiān)聽(tīng) */
    listen(lfd, 128);

    /* 4.提取 */
    struct sockaddr_in cliaddr;
    socklen_t len = sizeof(cliaddr);
    int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &len);
    char ip[16] = "";
    printf("新連接到來(lái)！IP：%s, port：%d\n", 
                inet_ntop(AF_INET, &(cliaddr.sin_addr.s_addr), ip, 16), 
                ntohs(cliaddr.sin_port));

    /* 5.讀寫(xiě) */
    char buf[1024] = "";
    while (1) {
        bzero(buf, sizeof(buf));
        int n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));  // 從終端讀入buf
        write(cfd, buf, n);
        n = read(cfd, buf, sizeof(buf));
        printf("%s", buf);
    }

    /* 6.關(guān)閉 */
    close(lfd);
    close(cfd);

    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

注意：服務(wù)器進(jìn)程被殺死，其占用的端口不會(huì)立即釋放，再次連接會(huì)出現(xiàn)如下錯(cuò)誤：

因?yàn)橄到y(tǒng)防止短時(shí)間內(nèi)頻繁開(kāi)關(guān)相同的端口而將端口設(shè)置為T(mén)IME_WAIT狀態(tài)（一般為2MSL，MSL一般為30s），因此TIME_WAIT大概持續(xù)60s；過(guò)了TIME_WAIT狀態(tài)才可使用該端口。

若要立即使用該端口，可使用端口復(fù)用機(jī)制。

4. 補(bǔ)充：

4.1 recv和send

讀寫(xiě)時(shí)，除了使用read、write函數(shù)，還可使用recv和send函數(shù)，用法類(lèi)似于read和write，flags默認(rèn)寫(xiě)0即可：

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>

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

ssize_t send(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags);

4.2 socket包裹函數(shù)

將socket編程常用函數(shù)中的錯(cuò)誤判斷等封裝為函數(shù)，使用更方便：?mayueming1/socket-wrap-func: socket常用的包裹函數(shù) (github.com)文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-500003.html

到了這里，關(guān)于Linux網(wǎng)絡(luò)編程：socket、客戶(hù)端服務(wù)器端使用socket通信（TCP）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！