导航
当前章节：网络通信socket
原文链接：网络通信socket
上一章节：进程间通信IPC
目录：Linux程序设计
socket
介绍
套接字是网络通信的端点。它允许进程通过网络进行通信，交换字节流。
服务器端创建socket，通过bind转为被动，再通过accept接收连接的客户端
客户端建立socket后直接connect与服务器连接，连接成功后可以通过socket进行网络通信。
socket创建
int socket(int domain, int type, int protocol);
参数：
domain 地址族，IP 地址类型AF_INET/AF_INET6 表示ipv4和ipv6
type:SOCK_STREAM/SOCK_DGRAM 为字节流和数据包传输方式
protocol 默认0自动选择协议，IPPROTO_TCP流式TCP， IPPTOTO_UDP数据报UDP
返回
成功返回对应socketid，否则-1
addr数据结构
在进行连接过程中，需要指定连接服务器的ip和端口。
结构sockaddr是一个通用的套接字地址结构。它保存各种地址族的地址信息，并作为参数传递给bind（）、connect（）和sendto（）等套接字函数。
<sys/socket.h>：
struct sockaddr {
unsigned short sa_family; // address family, AF_xxx
char sa_data[14]; // 14 bytes of protocol address
};
struct sockaddr_in {
short sin_family; // Address family, AF_INET
unsigned short sin_port; // Port number
struct in_addr sin_addr; // IPv4 address
char sin_zero[8]; // Padding
};
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(8000);
inet_pton(AF_INET, “127.0.0.1”, &addr.sin_addr);
字节序转换
计算机存储有大端存储和小端存储，大端存储低地址放数据的高位，小端存储相反，网络字节序指定大端存储，因此需要转换。
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst); 将字符串ip转为网络字节序
inet_ntop(int af, &client_addr.sin_addr, client_ip, INET_ADDRSTRLEN);
INET_ADDRSTRLEN是一个宏，定义该缓冲区的最大大小（IPv4为16字节，IPv6为46字节）。
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
uint16_t htons(uint16_t hostshort); 将主机字节序的端口转为网络字节序。
ntohs(client_addr.sin_port); 将网络字节序的端口转为主机字节序。
bind绑定
int bind(int sockfd, const struct sockaddr addr, socklen_t addrlen);
bind(sockfd, (struct sockaddr) &addr, sizeof(addr));
成功返回0 错误返回-1
- 它用于将网络地址和端口号与套接字相关联。
- 在流套接字可以接受传入连接或数据报套接字可以接收数据包之前，必须调用它。
- addr指向指定地址和端口的sockaddr结构。INADDR_ANY可用于侦听所有接口。
- 如果不同的地址族使用不同大小的sockaddr结构，则必须指定addrlen。
- 套接字一旦绑定，就无法绑定到另一个地址。必须再次调用bind（）才能更改绑定。
- 在已连接或已绑定的套接字上调用bind（）将失败，errno将设置为EINVAL。
- 成功后，bind（）返回0。出现错误时，将返回-1，并适当设置errno。
- 1024以下的端口号是为系统服务保留的，除非程序具有根权限，否则无法绑定到。
- 指定已在使用的地址将导致“地址已在使用”错误（EADDRINUSE）。一个地址/端口对只能绑定一个套接字。
- Unix域套接字不需要调用bind（），它们可以直接使用connect（）。但如果调用bind（），addr必须指向sockaddr_un结构。
- 一旦绑定，套接字即使在创建它的进程终止后仍然存在，直到设置了SO_REUSEADDR选项，并且另一个套接字绑定到同一地址/端口对。
bind（）中的一些错误示例如下：
-EINVAL-套接字已绑定到一个地址。
-EADDRNOTAVAIL-指定的地址无法绑定。
-EADDRINUSE-指定的地址已在使用中。
-EACCESS-权限不足，无法绑定端口。
listen监听
将主动的socket转为被动，并设置最大监听数量
listen(listenfd, 10);
accept接受
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
传入server的socketfd并传入存放client地址的addr，以及长度。
返回与client连接的新的fd，为-1表示连接失败
connect连接
connect（）系统调用将套接字连接到远程地址和端口。
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
客户端需要与服务器端口和ip一致，否则无法连接
连接成功返回0，连接传入的fd可以与服务器通信，否则-1
通信
send和recv直接通信
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);
flag一般设置0
发送成功返回发送直接数，否则-1
接收成功返回接收字节数，0为对方关闭套接字，-1为接收失败read() / write()
直接使用文件读写方式，这种方式容易出现问题。sendmsg/recvmsg
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
它们的工作方式与send（）和recv（）类似，但允许在msghdr结构中传递额外的元数据和控制信息。
struct msghdr {
void *msg_name; // protocol address
socklen_t msg_namelen; // size of protocol address
struct iovec *msg_iov; // scatter/gather array
int msg_iovlen; // elements in msg_iov
void *msg_control; // ancillary data (cmsghdr struct)
socklen_t msg_controllen; // length of ancillary data
int msg_flags; // flags returned by recvmsg()
};
msghdr可以存放一个消息数组，消息数组里面可以有多个消息如下：
struct iovec {
void iov_base; / Starting address /
size_t iov_len; / Number of bytes to transfer */
};UDP数据通信
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);