socket文件描述符

基本TCP套接口编程一
本文出自:http://sunsland.top263.net 作者: (2001-10-22 12:00:00)

概述
socket() --得到文件描述符！

bind() --我们在哪个端口？

connect() --Hello！

listen() --有人给我打电话吗？

accept() --"Thank you for calling port 3490."

send() 和 recv() --Talk to me,

sendto() 和 recvfrom() --Talk to me, DGRAM-style

close() 和 shutdown() --滚开！

getpeername() --你是谁？

gethostname() --我是谁？

DNS --你说“白宫”，我说 "198.137.240.100"


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socket函数
功能：指定协议类型

定义：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int family, int type, int protocol);

返回值

出错： -1
成功： 套接口描述字 (socket file descriptor)（套接字）sockfd

socket 函数指定了协议族(IPv4、IPv6或unix)和套接口类型(字节流、数据报或原

始套接口)。但并没有指定本地协议地址或远程协议地址。

理解socket

socket使用 Unix 文件描述符 (file descriptor) 和其他程序通讯的方式。

Unix 程序在执行任何形式的 I/O 的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。

一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。

这个文件可能是一个网络连接，FIFO，管道，终端，磁盘上的文件或者什么其他

的东西。Unix 中所有的东西是文件！因此，与 Internet 上别的程序通讯的时候，

要通过文件描述符。利用系统调用 socket()得到网络通讯的文件描述符。他返回

套接口描述符 (socket descriptor)，然后再通过他来调用 send() 和 recv()。

那么为什么不用一般的调用 read() 和 write() 来通过套接口通讯？

简单的答案是：可以使用一般的函数！

详细的答案是：使用 send() 和 recv() 让你更好的控制数据传输。


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connect 函数
功能：建立与TCP服务器的连接

定义：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

//sockfd 是系统调用 socket() 返回的套接口文件描述符

serv_addr 是保存着目的地端口和 IP 地址的数据结构 struct sockaddr

//addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)

connect 激发 TCP的三路握手过程

服务器必须准备好接受外来的连接。

这通过调用socket,bind和1isten函数来完成，称为被动打开(Passive open)

客户通过调用connect进行主动打开(active opn)。

这引起客户TCP发送一个SYN分节(表示同步)，它告诉服务器客户将在(待建立的)

连接中发送的数据的初始序列号。

服务器必须确认客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，它含有服务器将在

同一连接中发送的数据的韧始序列号。服务器以单个分节向客户发送SYN和对客户

SYN的ACK。客户必须确认服务器的SYN。

connect 出错时的返回

出错原因 :未收到SYN的响应(服务器超时,75s)

返回值:ETIMEDOUT

用户端输出:Connection time out.

出错原因 :收到RST响应(Hard error)SYN到达服务器,但该服务器的无此项端口服务

返回值:ECONNREFUSE

用户端输出:Connection refused

出错原因 :ICMP错误:不可路由(soft error)(目的地不可达)

返回值:EHOSTUNREACH

用户端输出:ENETUNREACH No route to host


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bind 函数
功能：给套接口分配一个本地协议地址

定义：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, int addrlen);

sockfd 是调用 socket 返回的文件描述符。

my_addr 是指向数据结构 struct sockaddr 的指针，保存地址(即端口和 IP 地址) 信息。

addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)。

返回： 0—成功， -1---出错

让内核自动处理地址ip和端口port

my_addr.sin_port = 0; /* choose an unused port at random */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* use my IP address */

bind( ) 自己选择合适的端口：将0赋给 my_addr.sin_por。

自动填上他所运行的机器的 IP 地址：my_addr.sin_addr.s_addr 设置为 INADDR_ANY。



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listen 函数
功能：将未连接主动套接口的转换为被动套接口，指示内核接受对该套接口的连接请求.

CLOSED --? LISTEN

定义：

#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd 是调用 socket() 返回的套接口文件描述符。

backlog 是在进入队列中允许的连接数目。

监听套接口的两个队列

未完成连接队列（incompleted connection queue）： SYN_RECV

已完成连接队列（completed connection queue）： ESTABLISHED

当一个客户的SYN到达时,如两队列都满的, TCP将忽略该分节且不发RST


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ACCEPT 函数
功能:在已完成队列头返回下一个已完成的连接

定义

#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, int* addrlen);

调用成功时返回: 1. cliaddr: 客户进程的协议地址和地址大小 2. 新套接口描述字

(已连接套接口描述字)

监听套接口描述字 listening socket descriptor

一个给定的服务器常常是只生成一个监听套接口, 且一直存在，直到该服务器关闭。

已连接套接口描述字connected socket descriptor

内核为每个被接受的客户连接创建了一个已连接套接口。当服务器完成某客户的服务时，

关闭已连接套接口。

1024以下的端口:超级用户使用


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fork 函数
功能:派生新进程 create new process

定义:
#include <sys/unistd.h>

pid_t fork (void);

在子进程中返回0,在父进程中返回子进程的进程ID

出错时返回 –1,调用一次返回两次

fork的典型应用：

1．一个进程可为自己创建一个拷贝。当一个拷贝处理一个操作时，其他的拷贝可以

执行其他的任务。这是非常典型的网络服务器。

2．一个进程想执行其他的程序，由于创建新进程的唯一方法是调用fork，进程首先

调 用fork来生成一个拷贝，然后其中一个拷贝(通常为子进程)调用exec 来代替自己

去执行新程序。


(http://www.fanqiang.com)


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并发服务器

迭代服务器 iterative server 单进程

并发服务器 concurrent server 多进程

当连接建立时，accept返回，服务器调用fork

子进程为客户提供服务(通过connfd已连接套接口)，

父进程等待另一个连接(通过listenfd监听套接口)。

子进程开始处理新客户后，父进程便关闭已连接套接口。

每个文件或套接口都有一个访问计数，该访问计数在文件表项中维护，它表示当前指

向该文件或套接口的打开的描述字个数。

从sock返回后，与listenfd关联的文件表项访问计数值为1，

从accept返回后，与connfd关联的文件表项访问计数值也为1。

当fork返回后，两个描述字在父进程与子进程间共享(duplicated)与两个套接门相关

联的文件表项访问计数值均为2。

当父进程关闭connfd时，只是将访问计数值从2减为1。描述字只在访问计数值达到0时

才真正关闭，这在后面某个时候子进程关闭connfd时会碰上.



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close 函数
功能：将套接口做上“已关闭的标记”，并立即返回进程。

将套接口描述字的访问计数器减1。

当访问计数器值为0时，引发TCP的四个分组连接终止序列，从而关闭套接口。

定义：
#include <sys/unistd.h>
int close(int sockfd);



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getsockname 和 getpeername函数
功能：

getsockname: 返回本地协议地址

getpeername：返回远程协议地址

定义：

#include <sys/unistd.h>

int getsockname (int sockfd, struct sockaddr *localaddr, int *addrlen);
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *peeraddr, int *addrlen);


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一个示例程序:
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#define MYPORT 3490 /* the port users will be connecting to */
#define BACKLOG 10 /* how many pending connections queue will hold */
main()
{
int sockfd, new_fd; /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */
struct sockaddr_in my_addr; /* my address information */
struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */
int sin_size;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error */
my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */
my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */
bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */
/* don't forget your error checking for these calls: */
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));
listen(sockfd, BACKLOG);
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
new_fd = accept(sockfd, &their_addr, &sin_size);
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