Linux IPC tcp/ip socket 编程

模型

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
//服务器:  

socket()              //创建socket                    
struct sockaddr_in    //准备通信地址      
bind()                //绑定socket和addr
listen()              //创建listening socket
accept()              //创建connect socket
send()/recv()         //进行通信            
close()               //关闭socket            

//客户端:

socket()              //创建socket
准备通信地址：服务器的地址
connect()             //链接socket和通信地址
send()/recv()         //进行通信
close()               //关闭socket

socket()

//创建网络端点，返回socket文件描述符，失败返回-1设errno
int socket(int domain, int type, int protocol);

domain :协议族(protocol family)(网络通讯(IP)还是本地通讯(xxx.socket))

• AF_INET用于实现给予ipv4网络协议的网络协议

type :协议(TCP还是UDP)

• SOCK_STREAM //流式套接字, 实现包括但不限于TCP协议,which is有序,可靠双向面向连接的字节流通信方式

protocol: 特殊协议, 一般给0

准备通信地址:

struct sockaddr{    //主要用于函数的形参类型, 很少定义结构体变量使用, 叫做通用的通信地址类型//$man bind
    sa_family_t     sa_family;
    char            sa_data[14];
}
struct sockaddr_in{ //准备网络通信的通信地址   //$man in.h
    sa_family_t sin_family;     //协议族, 就是socket()的domain的AF_INET
    in_port_t       sin_port;   //端口号
    struct in_addr  sin_addr;   //IP地址
}
struct in_addr{ 
    in_addr_t   s_addr;     //整数类型的IP地址
}

bind():

//把通信地址和socket文件描述符绑定，用在服务器端，成功返回0,失败返回-1设errno
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: socket文件的fd(returned by socket())
addr: 需要强制类型转换成socketaddr_un或soketaddr_in, 参见上
addrlen: 通信地址的大小, 使用sizeof();

listen()

//创建侦听socket，把sockfd标记的socket标记为被动socket，被动socket表示这个socket只能用来接收即将到来的连接请求，不再用于读写操作和通信，接收连接请求的是accept()
//成功返回0,失败返回-1设errno
int listen(int sockfd, int backlog);

backlog:排队等待“被响应”连接请求队列的最大长度 eg: 接待室的最大长度

accept()

//创建连接socket,返回连接socket的文件描述符，成功返回文件描述符，失败返回-1设errno
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

addr : 结构体指针, 用于带出客户端的通信地址
addlen : 结构体指针, 用于带出通信地址的大小
ATTENTION: listen()把socket()创建的sockfd变为listening socket, 负责侦听哪个client连接上了(即不但要知道连上没, 还要知道谁连上了, 这个SOCK_STREAM的socket有这个能力), accept()提取排队中的最上面的一个client, 给它一个conneted socket, 这样这个client就可以和server沟通了, 就是说这里有两个socket, 一个负责侦听一个负责通信

send()

//向指定的socket发送指定的数据，成功返回实际发送数据的大小，失败返回-1设errno
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

sockfd: 用于通信的socket描述符(returned by accept())
buf : 被发送数据的缓冲区首地址
len : 被发送数据的大小
flags: 发送的标志, 如果给0等同于write()

recv()

//从指定的socket接收数据，成功返回接收的数据的大小，失败返回-1设errno
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

sockfd: 用于通信的socket描述符(returned by accept())
buf: 接收数据的缓冲区首地址
len: 接收数据的大小
flags: 发送的标志, 如果给0等同于read()

connect():

//初始化一个socket的连接，用在客户端，成功返回0,失败返回-1设errno
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: socket文件的fd(returned by socket())
addr: 需要强制类型转换成socketaddr_un或soketaddr_in, 参见上
addrlen: 通信地址的大小, 使用sizeof();

例子-多进程并发tcp/ip协议服务器模型

除了这种多进程的并发模型，还有多线程并发和I/O多路复用并发等方式

//创建server, 用多进程同时响应多个client的请求, 当client发来 “bye”的时候断开连接, 按下Ctrl+C关闭服务器
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>      //省略了几个头文件
int sockfd; //全局变量

void fa(int signo){
    printf("closing server...\n");
    sleep(3);
    int res=close(sockfd);
    if(-1==res)
        perror("close"),exit(-1);
    printf("server closed\n");
    exit(0);
}
int main(){
    …   //同上一个程序
    //set SIGINT
    printf("Press ctrl+c to close server\n");
    if(SIG_ERR==signal(SIGINT,fa))      //整个程序，包括第一个while(1)是通过信号处理终止的
        perror("signal"),exit(-1);
 
    while(1){   //只要有client接入就创建新进程与之通信
        struct sockaddr_in recv_addr;
        socklen_t len=sizeof(recv_addr);
        int CnnSockfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&recv_addr,&len);     
            //如果侦听队列里面有client就accept(), 否则就在这阻塞着，不继续执行，除非遇到Ctrl+C终止整个进程
        if(-1==CnnSockfd)
            perror("accept"),exit(-1);
        char *ip=inet_ntoa(recv_addr.sin_addr);
        printf("client:%s linked\n",ip);
        
        pid_t pid=fork();
        if(-1==pid)
            perror("fork()"),exit(-1);
        if(0==pid){
            if(SIG_ERR==signal(SIGINT,SIG_DFL))
                perror("signal"),exit(-1);
            //每个child处理一个client，所以已经不需要listening socket了，可以把它关了
            //如果不关子进程也会有一个listenfd，会和父进程一起抢，不应该
            res=close(sockfd);  
            if(-1==res)
                perror("close"),exit(-1);
            while(1){           //只要client发数据就处理，除非遇到 “bye”
                char buf[100]={0};
                res=recv(CnnSockfd,buf,sizeof(buf),0);
                if(-1==res)
                    perror("recv"),exit(-1);
                printf("client%s,data sent:%s\n",ip,buf);
                if(!strcmp(buf,"bye")){     //遇到“bye”就不再待命，break掉准备断开连接
                    printf("client%s has been unlinked\n",ip);
                    break;
                }
                res=send(CnnSockfd,"I received!",12,0);
                if(-1==res)
                    perror("send"),exit(-1);
            }
            res=close(CnnSockfd);           //断开连接即close(相应的connected socket)
            if(-1== res)
                perror("close"),exit(-1);
            exit(0);                        //断开了连接了，就可以exit子进程了
        }
        res=close(CnnSockfd);   //
        if(-1==res)
            perror("close"),exit(-1);
    }
    return 0;
}