Linux下网络编程之socket

网络编程：编写程序使两台联网的计算机相互交换数据。

socket：被翻译为套接字，它是计算机之间约定好的一种通信方式，是用来连接到因特网的工具。典型的应用：浏览器（客户端）获取用户输入的 URL，向服务器发起请求，服务器分析接收到的 URL，将对应的网页内容返回给浏览器（客户端），浏览器再经过解析和渲染，就将文字、图片、视频等元素呈现给用户。

文件描述符：在Linux中一切都是文件，为了区分打开的文件，Linux都会给每个文件分配一个id整数，这个id就是文件描述符，而在Linux中，网络连接也是一个文件，它也有文件描述符，当我们在创建socket()时，会返回一个文件描述符，有了这个文件符我们就可以像普通文件一样write()、read()等文件操作。

socket有很多种数据传输方式，这里介绍基本的两种方式：

流格式套接字（Stream Sockets）就是“面向连接的套接字”，它基于 TCP 协议，它是一种可靠的、双向的通信数据流，数据可以准确无误地到达另一台计算机，如果损坏或丢失，可以重新发送。
数据报格式套接字（Datagram Sockets）就是“无连接的套接字”，它基于 UDP 协议，它是数据报套接字是一种不可靠的、不按顺序传递的、以追求速度为目的的套接字。

编写客户端一般基本流程：

创建套接字socket()
向服务器发起请求，连接服务器connect()
接受或者向服务器发送信息write()/read()
关闭套接字close()

编写服务器一般基本流程：

创建套接字socket()
绑定套接字bind()
监听listen()
接受客户端的请求accept()
接受或者向客户端发送信息write()/read()
关闭套接字close()

int socket(int af, int type, int protocol); //创建，返回一个int类型的文件描述符，失败返回-1

af：ip地址类型，常用的有AF_INET、AF_INET6，表示ipv4或者ipv6类型
type：数据传输类型，SOCK_STREAM（流格式套接字/面向连接的套接字）和 SOCK_DGRAM（数据报套接字/无连接的套接字）
protocol： IPPROTO_TCP 和 IPPTOTO_UDP，表示tcp方式或者udp方式，有时填0，让系统根据type类型自动选择。

int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); //绑定,

sock：创建socket()时的文件描述符
addr：sockaddr 结构体变量的指针，存放IP地址类型、IP地址、端口号等信息
addrlen：sockaddr结构体的大小，可由sizeof()得到该值

int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen); //连接服务器

sock：创建socket()时的文件描述符
addr：sockaddr 结构体变量的指针，存放IP地址类型、IP地址、端口号等信息
addrle：sockaddr结构体的大小，可由sizeof()得到该值

int listen(int sock, int backlog); //监听

sock：创建socket()时的文件描述符
backlog：请求队列的最大长度，可以根据你的需求来定，并发量小的话可以是10或者20，如果设置为 SOMAXCONN，就由系统来决定请求队列长度，这个值一般比较大，可能是几百，或者更多。

int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); //接收客户端，返回一个新的文件描述符来和客户端通信

sock：创建socket()时的文件描述符
addr：sockaddr 结构体变量的指针，存放IP地址类型、IP地址、端口号等信息
addrle：sockaddr结构体的大小，可由sizeof()得到该值

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes); //写入数据

fd：创建socket()时的文件描述符，或者accept()的文件描述符
buf：为要写入的数据的缓冲区地址
nbytes：要写入的数据的字节数

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes); //读出数据

fd：创建socket()时的文件描述符，或者accept()的文件描述符
buf：为要写入的数据的缓冲区地址
nbytes：要写入的数据的字节数

实现客户端和服务器端的demo：

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

int main(int argc,char *argv[])
{
    int sock = 0;
    char buff[64] = {0};
    char str[] = "hello，is me client";
    struct sockaddr_in serv_addr;
   
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //创建套接字
    
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); 
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址，127.0.0.1一般指的是本机地址
    //端口,Web 服务的端口号是 80，FTP 服务的端口号是 21，SMTP 服务的端口号是 25,我们的程序要尽量在 1024~65536 之间分配端口号
    serv_addr.sin_port = htons(2048); 

    connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));  //连接服务器

    read(sock, buff, sizeof(buff));
    printf("Message form server: %s\n", buff);

    write(sock, str, sizeof(str));
   
    close(sock); //关闭套接字
    return 0;
}


-----------------------------------服务器端--------------------------------------
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
    int serv_sock = 0;  //创建套字的文件描述符
    int clnt_sock = 0; //接收客户端请求的文件描述符
    char buff[64];
    char str[] = "hello，is me server";
    struct sockaddr_in serv_addr;
    struct sockaddr_in clnt_addr;
    socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);

    serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);  //创建套接字
       
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址,127.0.0.1一般指的是本机地址
    //端口,Web 服务的端口号是 80，FTP 服务的端口号是 21，SMTP 服务的端口号是 25,我们的程序要尽量在 1024~65536 之间分配端口号
    serv_addr.sin_port = htons(2048);  
    bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)); //将套接字和IP、端口绑定
   
    listen(serv_sock, 20); //进入监听状态，等待用户发起请求
      
    //接收客户端请求,会阻塞程序执行（后面代码不能被执行），直到有新的请求到来
    clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size); 
  
    write(clnt_sock, str, sizeof(str));
   
    read(clnt_sock, buff, sizeof(buff));
    printf("Message form client: %s\n", buff);
    //关闭套接字
    close(clnt_sock);
    close(serv_sock);
    return 0;
}

程序的执行结果如下：

Linux下网络编程之socket

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