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Unix网络编程学习笔记之基于TCP套接字编程

发布时间:2016-01-01 13:12点击:

  1. socket函数

  int socket(int mily, int type,int protocol)

  成返回一个套接字描述符。错误返回-1

  其中mily指定协议族,一般IPv4为AF_INET,IPv6为AF_INET6。

  其中type指定套接字类型,字节流:SOCK_STREAM. 数据报:SOCK_DGRAM。

  一般情况下通过mily和type的组合都可以唯一确定一个套接字类型。所以一般我们就把protocol设为0就可以了。

  有时在某些特殊情况下,mily和type的组合不是都是有效的,这时我们就要给protocol指定一些特殊的值了。

  2. connect函数

  int connect(int sockfd, const struct sockaddr servaddr, socklen_t addrlen);

  连接服务器,其中servaddr是服务器的地址。

  如果是TCP套接字,connect会触发三次握手。

  从前文可以知道,当客户端接收到服务器端的对SYN的响应的时候,connect函数就返回,若客户端发送的SYN出错,或者响应的ACK出错都会引起connect函数出错。成功返回0,出错返回-1且errno被设置。

  注意:如果connect出错,不能直接重新connect。必须要先关闭这个套接字,然后重新socket-connect。

  3. bind函数

  int bind(int sockfd, const struct sockaddr servaddr, socklen_t addrlen)

  成功返回0,错误返回-1

  为指定的套接字绑定一个本地的套接字地址。

  (1) 一般服务器端需要绑定一个公开的端口号,而服务器端一般绑定Ip时是INADDR_ANY,意为当accept时,内核会从本地IP地址中选择一个本地IP赋值。这对于一台机器上有多个网络接口时,是很有影响的。

  而通常机器只有一个网络接口,则我们也使用这种方式,是因为我们不必要写服务器本地的IP(硬编码),这样写使得我们的程序有好的移植性。

  (2) 一般客户端socket函数之后就直接connect了,不进行bind,因为我们通常不需指定客户端的Ip和端口号。让内核自动赋值就可以了。

  (3) IPv4中的INADDR_ANY通常为0,所以我们为其赋值时,是使用如下格式:

  servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

  因为sin_addr是一个结构体,所以我们使用sin_addr.s_addr来使用其整数形式赋值。

  4. listen函数

  int listen(int sockfd, intbacklog)

  成功返回0,错误返回-1

  注意这里的listen并不是我们通常理解的的意思,因为套接字不是在这里阻塞的,而是在accept阻塞的。

  Listen只做两件事:

  (1) 把socket函数创建的套接字,设为被动套接字。因为socket函数默认创建主动套接字,主动套接字:是需要connect去主动连接的。

  (2) 了内核应该为连接套接字排队的最大个数。

  内核是如何进行连接排队的?

  内核两个队列,未完成连接队列,已完成连接队列。

  未完成连接队列:客户SYN到达后,就被放入未完成连接队列队尾。

  已完成连接队列:客户完成了三次握手之后,就把它放入已完成队列队尾。

  然后进程调用accept,就从已完成队列队首项返回给进程。

  这里的疑问?服务器端不是一直在accept阻塞吗,怎么这里还提到进程调用accept这个说法?

  因为这里的情况是在多个客户端几乎同时达到连接时,其中某一个连接发生的情况,因为我们写服务器端程序时,都是把accept写在一个循环内的,所以某个客户的SYN到达,可能这时并没有执行到accept,所以这里说等到进程调用accept时。也就是说,系统在已完成连接队列为空时,accept才会阻塞。

  注意这里所说的backlog是两个队列之和,但实际情况下,一般内核允许排队的个数都要略大于这个值。

  5. accept函数

  int accept(int sockfd, struct sockaddr cliaddr , socklen_t addrlen)

  成功返回描述符,错误返回-1

  接受客户连接,如果已完成连接队列中有数据,则读取队头,返回一个已连接套接字描述符。如果已完成连接队列为空,则阻塞。

  成功返回返回一个已连接套接字描述符,失败返回负值。

  注意:第三个参数为整型的地址。因为accept函数是从内核得到的套接字。如果程序对客户端的套接字地址不感兴趣,则可以把后面两个参数都设为NULL。

  一个服务器通常只有一个套接字,而为每个客户创建一个已连接套接字。

  6. getsockname和getpeername

  int getsockname(int sockfd, struct sockaddr addr, socklen_t addrlen)

  返回和套接字描述符sockfd关联的本地套接字地址

  int getpeername(int sockfd, struct sockaddr addr, socklen_t addrlen)

  返回和套接字描述符sockfd关联的对端套接字地址

  显然这两个函数都是从内核中得到套接字地址,所以第三个参数是整型的地址。

  注意:

  (1) 一般客户端没有bind,所以在connect之后,才可以调用getsockname/getpeername。

  (2) 一般服务器端bind端口之后,可以调用getsockname获取端口号。

  一般服务器端bind的是通配地址,所以一般不可以获取套接字描述符的关联ip地址,而是获取已连接套接字描述符关联的ip地址。

  (3) POSIX允许对未bind的套接字调用getsockname,所以该函数适合任何已打开的套接字描述符(即调用socket函数返回的套接字描述符都叫已打开的套接字描述符),只是不一定输出的是什么。

  插入知识:

  1. socket这几个函数都是一样的,成功返回0/描述符,失败返回-1。所以它们判断成功的条件都是一样的。

  2. RST分组,RST分组是TCP在发生错误时发送的一种TCP分组。

  产生RST的条件:

  (1) 一个目的地为某端口的SYN到达,然后本机没有正在该端口的程序,此时本机就发送一个RST。

  (2) TCP想要取消一个连接。

  (3) TCP接受到一个不存在的连接的分组。即某个客户端没有连接,就往服务器发送数据,这时服务器就会给这个客户端发送RST。

  其实RST的意思就是让对方重新连接的意思。

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