Linux网络程序设计

网络程序设计第8章第2页Socket网络协议的作用协议栈实现：传输层和传输层以下协议在内核中实现UNIX提供给应用程序使用网络功能的方法将设备和通信管道组织成文件方式，创建方式不同，访问方法相同终端设备管道通信服务SocketTLI编程接口Socket编程接口面向网络通信，不仅仅用于TCP/IP利用虚拟loopback接口(127.0.0.1)，可实现同台计算机进程间通信第8章第3页TCP与UDPTCP面向连接可靠字节流传输不保证报文边界UDP面向数据报不可靠错报，丢报，重报，乱序，流量控制数据报传输广播和组播第8章第4页网络字节顺序CPU字节顺序BigEndian(大尾)PowerPC，SPARC，MotorolaLittleEndian(小尾)IntelX86网络字节顺序与X86相反网络字节转换的库函数htonlntohl四字节整数(long)htonsntohs两字节整数(short)TCP客户-服务器程序TCP套接字编程socket()bind()listen()accept()read()write()close()socket()connect()write()read()close()阻塞直到接收到客户连接请求服务器端客户端建立连接TCP三次握手处理请求数据请求数据响应关闭连接第8章第7页客户端程序：client.c(1)#defineSIZE8192#definePORT_NO12345intmain(intargc,char*argv[]){intsock,len;structsockaddr_inname;unsignedcharsbuf[SIZE];if(argc2)...sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock0)...name.sin_family=AF_INET;name.sin_addr.s_addr=htonl(inet_network(argv[1]));name.sin_port=htons(PORT_NO);if(connect(sock,&name,sizeof(name))0){perror(\nconnectingserverstreamsocket);exit(1);}printf(Connected.\n);第8章第8页客户端程序：client.c(2)for(;;){if(fgets(sbuf,SIZE,stdin)==NULL)break;if(write(sock,sbuf,strlen(sbuf))0){perror(sendingstreammessage);exit(1);}}close(sock);printf(Connectionclosed.\n\n);exit(0);}第8章第9页客户端程序创建文件描述符socket建立连接connect进程阻塞，等待三次握手成功端点名的概念：IP地址+端口号本地端点名远端端点名发送数据发送速率大于通信速率，进程会被阻塞关闭连接第8章第10页服务端程序：server0.c(1)#definePORT_NO12345intmain(void){intadmin_sock,data_sock,nbyte,i;structsockaddr_inname;charbuf[8192];admin_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);name.sin_family=AF_INET;name.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;name.sin_port=htons(PORT_NO);bind(admin_sock,&name,sizeof(name));listen(admin_sock,5);data_sock=accept(admin_sock,0,0);printf(Acceptconnection\n);第8章第11页服务端程序：server0.c(2)for(;;){nbyte=read(data_sock,buf,sizeof(buf));if(nbyte==0){printf(***Disconnected.\n);close(data_sock);exit(0);}for(i=0;inbyte;i++)printf(%c,buf[i]);}}第8章第12页服务端程序创建文件描述符socketbind设定本地端点名也可以用在客户端程序Listen进程不会在此被阻塞，仅仅给内核一个通知accept进程会在这里阻塞等待新连接到来创建新进程时的文件描述符处理问题：不能同时接纳多个连接解决方法多进程并发处理单进程并发处理第8章第13页多进程并发：server1.c(1)#definePORT_NO12345intmain(void){intadmin_sock,data_sock,pid,name_len;structsockaddr_inname,peer;admin_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(admin_sock0){perror(createstreamsocket);exit(1);}name.sin_family=AF_INET;name.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;name.sin_port=htons(PORT_NO);if(bind(admin_sock,&name,sizeof(name))0){perror(bindingstreamsocket);exit(1);}listen(admin_sock,5);signal(SIGCLD,SIG_IGN);第8章第14页多进程并发：server1.c(2)for(;;){name_len=sizeof(peer);data_sock=accept(admin_sock,&peer,&name_len);if(data_sock0)continue;printf(Acceptconnectionfrom%s:%d\n,inet_ntoa(peer.sin_addr),ntohs(peer.sin_port));pid=fork();if(pid0){/*parrentprocess*/close(data_sock);/*不可省略*/}elseif(pid==0){/*childprocess*/charfd_str[16];close(admin_sock);sprintf(fd_str,%d,data_sock);execlp(./server1a,./server1a,fd_str,0);perror(execlp);exit(1);}}}第8章第15页多进程并发：server1a.c(1)intmain(intargc,char*argv[]){structsockaddr_inpeer;unsignedcharbuf[8192];intnbyte,i,sock，name_len=sizeof(peer);sock=strtol(argv[1],0,0);getpeername(sock,&peer,&name_len);for(;;){nbyte=read(sock,buf,sizeof(buf));printf(%s:%d,inet_ntoa(peer.sin_addr),ntohs(peer.sin_port));if(nbyte0){perror(Receivingpacket);exit(1);}elseif(nbyte==0){printf(***Disconnected.\n);close(sock);exit(0);}for(i=0;inbyte;i++)printf(%c,buf[i]);}}第8章第16页socket系统调用socket创建文件描述符socket，端点名未指定bind设定本地端点名，也可以用在客户端程序listen开始监听到达的连接请求accept接受一个连接请求connect建立连接，设定远端端点名close关闭连接，释放文件描述符第8章第17页read/write系统调用(1)read/write与TCP通信的时序例：主机A用write()通过TCP连接向B发送数据，B接收数据用read()t0:主机B开始read()t1:主机A调用write()，TCP发送缓冲区有空闭，数据拷贝至发送缓冲区t2:主机A将数据发往主机Bt3:主机B收到数据后，验证校验和正确t4:主机B向主机A发ACK，ACK途中丢失t5:主机A超时自动重发数据t6:主机B收到重复的数据后扔掉，回送ACKt7:主机A收到ACK，将发送缓冲区的数据清除write在t1返回，read在t3返回第8章第18页read/write系统调用(2)read/write与TCP通信故障和流控流控问题断线对方重启动Keepalive(默认两小时)getsockopt/setsockopt可以设置保活间隔，重传次数，重传时间“粘连问题”read/write与UDP通信网络故障没有数据粘连没有流控功能不可靠第8章第19页端点名相关的系统调用getpeername获取对方的端点名getpeername(intsockfd,structsockaddr*name,int*namelen);getsockname获取本地的端点名getsockname(intsockfd,structsockaddr*name,int*namelen);第8章第20页read/write的其他版本intrecv(intsockfd,void*buf,intnbyte,intflags);intrecvfrom(intsockfd,void*buf,intnbyte,intflags,structsockaddr*from,int*fromlen);intsend(intsockfd,void*buf,intnbyte,intflags);intsendto(intsockfd,void*buf,intnbyte,intflags,structsockaddr*to,inttolen);recvfrom/sendto可以指定对方的端点名，常用于UDPWinsock只能用recv/send不可用read/write第8章第21页shutdown系统调用(1)intshutdown(intsockfd,inthowto);禁止发送或接收。socket提供全双工通信，两个方向上都可以收发数据，shutdown提供了对于一个方向的通信控制参数howto取值SHUT_RD：不能再接收数据，随后read均返回0SHUT_WR：不能再发送数据，本方向再次write会导致SIGPIPE信号SHUT_RDWR：禁止这个sockfd上的任何收发第8章第22页shutdown系统调用(2)shutdown是通用的套接字上的操作执行后对通信的影响，会与具体的通信协议相关TCP协议允许关闭发送方向的半个连接没有一种机制让对方关闭它的发送，但TCP协议的流量控制机制，可以通知对方自己的接收窗口为0，对方的write会继续，并将数据堆积在发送缓冲区UDP协议UDP关闭接收方向内核仅记下一个标记，不再提供数据，但无法阻止对方的发送而导致的网络上数据即使套接字关闭也不影响对方发出无人接收的数据报第8章第23页socket控制Socket控制intgetsockopt(intsokfd,intlevel,intoptname,void*optval,int*optlen);intsetsockopt(intsockfd,intlevel,intoptname,void*optval,intoptlen);intioctl(