socket编程详解（一）——服务器端

写在前面（补充）

TCP/UDP对比

1. TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前 不需 要建立连接
2. TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
3. TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
   UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
4. 每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
5. TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
6. TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

端口号作用

一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等

这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。

实际上是通过“IP地址+端口号”来区 分不同的服务的。
端口提供了一种访问通道，
服务器一般都是通过知名端口号来识别的。例如，对于每个TCP/IP实现来说，FTP服务器的TCP端口号都是21，每个Telnet服务器的TCP端口号都是23，每个TFTP(简单文件传送协议)服务器的UDP端口号都是69。

socket编程步骤

socket编程的总体流程如下图所示。 服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

服务器端编程的文字步骤：

1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；

2：绑定套接字到一个IP地址和一个端口上(bind())；

3：将套接字设置为监听模式等待连接请求(listen())；

4：请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept())；

5：用返回的套接字和客户端进行通信(send()/recv()、read()/write())；

6：返回，等待另一连接请求；

7：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。

客户端编程的文字步骤：

1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；

2：向服务器发出连接请求(connect())；

3：和服务器端进行通信(send()/recv())；

4：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。

---

接下来讲讲函数以及服务器端是怎么实现的。。。。

socket函数介绍

1、socket()函数

NAME
       socket - create an endpoint for communication

SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>          /* See NOTES */
       #include <sys/socket.h>
//原型
       int socket(int domain, int type, int protocol);

DESCRIPTION
       socket()  creates  an  endpoint  for  communication  and returns a
       descriptor.//返回描述符
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

2、bind()函数

       #include <sys/types.h>          /* See NOTES */
       #include <sys/socket.h>
//原型
       int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                socklen_t addrlen);
                
//inet_aton()函数
       #include <sys/socket.h>
       #include <netinet/in.h>
       #include <arpa/inet.h>

       int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
//字节转换函数
       #include <arpa/inet.h>

       uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

       uint16_t htons(uint16_t hostshort);

       uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

       uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

字节转换以及地址转换详细情况在字节序详细解读!!!

---

注：linux系统编程往往需要引用c头文件，linux下，头文件一般存储到/usr/include，如果找不到某些函数或者结构用法可以cd /usr/include/
比如我要找sockaddr_in结构用法：

cd /usr/include/
grep "struct sockaddr_in {" * -nir
//会有如下显示
linux/in.h:184:struct sockaddr_in {
//定位184查看
vi linux/in.h +184
//结果
struct sockaddr_in {
  __kernel_sa_family_t  sin_family;     /* Address family               */
  __be16                sin_port;       /* Port number                  */
  struct in_addr        sin_addr;       /* Internet address 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

---

3、listen()函数

       #include <sys/types.h>          /* See NOTES */
       #include <sys/socket.h>
//原型
       int listen(int sockfd, int backlog);
1
2
3
4

4、accept()函数

       #include <sys/types.h>          /* See NOTES */
       #include <sys/socket.h>
//原型
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
1
2
3
4

在下面的demo中与之搭配的menset(）函数，memset是一个初始化函数，作用是将某一块内存中的全部设置为指定的值。
cvoid *memset(void *s, int c, size_t n);

s指向要填充的内存块。
c是要被设置的值。
n是要被设置该值的字符数。
返回类型是一个指向存储区s的指针。

5、read、write函数

//read原型
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
//write原型

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
1
2
3
4
5
6

demo示例

server.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>

int main(){
	
	int s_fd;
	struct sockaddr_in s_addr;
	struct sockaddr_in c_addr;
	char readBuf[128];
	char *msg = "I get your connection message";

	//void *memset(void *s, int c, size_t n);
	memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
	memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));

	//1.scoket
	//int socket(int domain, int type, int protocol);
	s_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(s_fd == -1){
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	s_addr.sin_family = AF_INET;
	s_addr.sin_port = htons(8089);
	inet_aton("192.168.2.40",&s_addr.sin_addr);

	//2.bind	
	//int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
	bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));

	//3.listen
	//int listen(int sockfd, int backlog);
	listen(s_fd,10);
	
	//4.accept
	//int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
	int len = sizeof(struct sockaddr_in);
	int c_fd = accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&len);
	if(c_fd == -1){
		perror("accept");
		exit(-1);	
	}
	printf("connect:%s\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
	//5.read
	//ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
	int n_read = read(c_fd,readBuf,128);
	if(n_read == -1){
		perror("read");
	}else{
		printf("msg:%d,%s\n",n_read,readBuf);
	}
	//6.write
	//ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
	write(c_fd,msg,128);

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65

目前服务器端代码比较鸡肋，期待后续文章。。。

执行步骤

gcc server.c -o server
./server

打开Windows终端，ping是否可以成功，成功执行  telnet 192.168.2.xx（自己ipv4）端口号
1
2
3
4

结果如下图所示：