基于TCP的socket使用

2020-05-13 14:05:28

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供稿：網友

　　數據傳輸的過程：

　　建立連接后，TCP協議提供全雙工的通信服務，但是一般的客戶端/服務器程序的流程是由客戶端主動發起請求，服務器被動處理請求，一問一答的方式。因此，服務器從accept()返回后立刻調用read()，讀socket就像讀管道一樣，如果沒有數據到達就阻塞等待，這時客戶端調用write()發送請求給服務器，服務器收到后從read()返回，對客戶端的請求進行處理，在此期間客戶端調用read()阻塞等待服務器的應答，服務器調用write()將處理結果發回給客戶端，再次調用read()阻塞等待下一條請求，客戶端收到后從read()返回，發送下一條請求，如此循環下去。

　　如果客戶端沒有更多的請求了，就調用close()關閉連接，就像寫端關閉的管道一樣，服務器的read()返回0，這樣服務器就知道客戶端關閉了連接，也調用close()關閉連接。注意，任何一方調用close()后，連接的兩個傳輸方向都關閉，不能再發送數據了。如果一方調用shutdown()則連接處于半關閉狀態，仍可接收對方發來的數據。

　　在學習socketAPI時要注意應用程序和TCP協議層是如何交互的：

　　*應用程序調用某個socket函數時TCP協議層完成什么動作，比如調用connect()會發出SYN段

　　*應用程序如何知道TCP協議層的狀態變化，比如從某個阻塞的socket函數返回就表明TCP協議收到了某些段，再比如read()返回0就表明收到了FIN段.

　　最簡單的TCP網絡程序

　　Service.c 的作用是從客戶端讀字符，然后將每個字符轉換為大寫并回送給客戶端。

　　int socket(int family, inttype, int protocol);

　　socket()打開一個網絡通訊端口，如果成功的話，就像open()一樣返回一個文件描述符，應用程序可以像讀寫文件一樣用read/write在網絡上收發數據，如果socket()調用出錯則返回-1。對于IPv4，family參數指定為AF_INET。對于TCP協議，type參數指定為SOCK_STREAM，表示面向流的傳輸協議。如果是UDP協議，則type參數指定為SOCK_DGRAM，表示面向數據報的傳輸協議。protocol參數的介紹從略，指定為0即可。

　　int bind(int sockfd, conststruct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);

　　服務器程序所監聽的網絡地址和端口號通常是固定不變的，客戶端程序得知服務器程序的地址和端口號后就可以向服務器發起連接，因此服務器需要調用bind綁定一個固定的網絡地址和端口號。bind()成功返回0，失敗返回-1。

　　bind()的作用是將參數sockfd和myaddr綁定在一起，使sockfd這個用于網絡通訊的文件描述符監聽myaddr所描述的地址和端口號。前面講過，struct sockaddr *是一個通用指針類型，myaddr參數實際上可以接受多種協議的sockaddr結構體，而它們的長度各不相同，所以需要第三個參數addrlen指定結構體的長度.

　　int listen(int sockfd, intbacklog);

　　典型的服務器程序可以同時服務于多個客戶端，當有客戶端發起連接時，服務器調用的accept()返回并接受這個連接，如果有大量的客戶端發起連接而服務器來不及處理，尚未accept的客戶端就處于連接等待狀態，listen()聲明sockfd處于監聽狀態，并且最多允許有backlog個客戶端處于連接待狀態，如果接收到更多的連接請求就忽略。listen()成功返回0，失敗返回-1。

　　int accept(int sockfd, structsockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);

　　三方握手完成后，服務器調用accept()接受連接，如果服務器調用accept()時還沒有客戶端的連接請求，就阻塞等待直到有客戶端連接上來。cliaddr是一個傳出參數，accept()返回時傳出客戶端的地址和端口號。addrlen參數是一個傳入傳出參數(value-result argument)，傳入的是調用者提供的緩沖區cliaddr的長度以避免緩沖區溢出問題，傳出的是客戶端地址結構體的實際長度(有可能沒有占滿調用者提供的緩沖區)。如果給cliaddr參數傳NULL，表示不關心客戶端的地址。

　　由于客戶端不需要固定的端口號，因此不必調用bind()，客戶端的端口號由內核自動分配。注意，客戶端不是不允許調用bind()，只是沒有必要調用bind()固定一個端口號，服務器也不是必須調用bind()，但如果服務器不調用bind()，內核會自動給服務器分配監聽端口，每次啟動服務器時端口號都不一樣，客戶端要連接服務器就會遇到麻煩。

　　int connect(int sockfd, conststruct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);

　　客戶端需要調用connect()連接服務器，connect和bind的參數形式一致，區別在于bind的參數是自己的地址，而connect的參數是對方的地址。connect()成功返回0，出錯返回-1。