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【Linux 网络编程 】
Linux 网络编程
背景知识：
- ipv4地址：32位 网络号+ 主机号
- ipv6地址：128位
- 端口号： short类型 应用程序的一个代号
当我们进行网络编程的时候，只需要关注于对方进程的ip地址和端口号（0-1024为知名端口，用户不能随便使用，1024-4096为保留端口，用户也不能随便使用，端口号必须4096以上才可以用）就可以了。
主机字节序列和网络字节序列
主机字节序列分为大端节序和小端节序，不同的主机采用的节序不同。
大端节序：高位字节存放在地址的低地址处。
小端节序：高位字节存放在地址的高地址处。
当两个字节节序不同的主机进行通信时，这样会产生冲突。
所以就有了网络字节序列。
网络字节序列规定使用整形数据时使用大端节序来传输。IP地址的转换
人们习惯用点分十进制字符串表示 IPV4地址，但编程中我们需要先把它们转化。
API
网络编程接口
int socket(int domain, int type, int protocol);创建套接字 返回值：成功返回套接字的文件描述符，失败返回-1 domain:设置套接字的协议簇,AF_UNIX AF_INET AF_INET6 type:设置套接字的服务类型 SOCK_STREAM SOCK_DGRAM protocol:一般设置为0，表示使用默认协议- 1
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int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);将 sockfd 与一个socket地址绑定。 返回值：成功返回0，失败返回-1 sockfd：是网络套接字描述符 addr：地址结构 addrlen： socket 地址的长度- 1
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int listen(int sockfd, int backlog);创建一个监听队列以存储待处理的客户连接。 返回值；成功返回0，失败返回-1 sockfd：被监听的socket套接字 backlog：表示处于完全连接状态的 socket的上限- 1
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int accept(int sockfd, struct sockaddr*addr, socklen_t *addrlen);accept()从 listen 监听队列中接收一个连接，成功返回一个新的连接socket,该socket 唯一地标识了被接收的这个连接，失败返回-1 sockfd：是执行过 listen系统调用的监听socket addr：用来获取被接受连接的远端socket地址 addrlen：该socket地址的长度- 1
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int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);客户端需要通过此系统调用来主动与服务器建立连接， 返回值：成功返回0，失败返回-1 sockfd：由socket返回的一个socket。 serv_addr：服务器监听的socket地址 addrlen：这个地址的长度- 1
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int close(int sockfd);关闭一个连接,实际上就是关闭该连接对应的socket。- 1
网络节序与主机节序转换函数
#includeuint32_t htonl(uint32_t hostlong);长整型的主机字节序转网络字节序 uint32_t ntohl(uint32_t netlong);长整型的网络字节序转主机字节序 uint16_t htons(uint16_t hostshort);短整形的主机字节序转网络字节序 uint16_t ntohs(uint16_t netshort);短整型的网络字节序转主机字节序 - 1
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IP地址转换函数
#includein_addr_t inet_addr(const char *cp);字符串表示的IPV4地址转化为网络字节序 char* inet_ntoa(struct in_addr in);/IPV4地址的网络字节序转化为字符串 - 1
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数据读写
TCP数据读写
ssize_t recv(int sockfd, void *buff, size_t len, int flags);读取sockfd上的数据，buff和 len参数分别指定读缓冲区的位置和大小 ssize_t scnd(int sockfd, const void *buff, size_t len, int flags);往socket上写入数据，buff和len参数分别指定写缓冲区的位置和数据长度flags参数为数据收发提供了额外的控制- 1
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UDP数据读写
ssize_t recvfrom(int sockfd, void * buff, size_t len, int flags,struct sockaddr* src_addr, socklen_t * addrlcn);读取 sockfd上的数据，buff和len参数分别指定读缓冲区的位置和大小，src_addr记录发送端的socket地址addrlen指定该地址的长度 ssize_t sendto(int sockfd, void * buff, size_t len, int flags,struct sockaddr * dest_addr, socklen_t addrlcn);往socket上写入数据，buff和 len参数分别指定写缓冲区的位置和数据长度dest_addr指定接收数据端的 socket地址addrlen指定该地址的长度- 1
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TCP编程
编程步骤：
1.服务端
1. socket() 2. bind() 3. listen()backlog的最大值不能超过128，它的值加1则是全连接队列的大小。非阻塞函数 4. accept()是不是阻塞取决于socket是阻塞还是非阻塞模式，一般默认创建的是阻塞模式。 5. recv() 是不是阻塞取决于socket是阻塞还是非阻塞模式，一般默认创建的是阻塞模式。 6. send()是不是阻塞取决于socket是阻塞还是非阻塞模式，一般默认创建的是阻塞模式。 7. close()- 1
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2.客户端
- socket() - connect() - send() - recv() - close()- 1
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我们先来看一下三次握手的状态图。首先当客户端和服务端进行连接时，它是一种过程，中间有很多状态。
Linux内核会为维护两个队列-
为SYN_RCVD状态的socket维护一个队列（半连接队列）
等待收到对方的ACK，接着把该socket放到全连接队列中- 1
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为处于ESTABLISTENsocket维护一个队列（全连接队列）
等待服务端进行accept的时候从这个队列中取出socket。- 1
listen函数的backlog的值加1则是这个全连接队列的大小。
对于半连接队列的大小，我们可以通过下面命令来查看，它同样可以修改。
因为队列在内核中维护，这个也需要消耗大量资源，所以backlog的大小不能太大，不能超过128。
所以说listen中backlog的值并不是服务端能连接客户端的大小。客户端链接服务端成功的条件
1.端口，ip地址，服务类型都正确
2.服务器正在运行
3.网络正常
4.服务器资源充足多线程实现服务端并发
服务端
threadser.cpp#include#include #include #include #include #include #include #include #include int sock_init() { int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(socketfd == -1) { std::cout<<"socket erro"<<std::endl; exit(1); } struct sockaddr_in saddr,caddr; memset(&saddr,0,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port=htons(6000); saddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); int res = bind(socketfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr)); if(res == -1) { std::cout<<"bind erro "<<std::endl; exit(1); } res = listen(socketfd,5); if(res == -1) { std::cout<<"listen erro"<<std::endl; exit(1); } return socketfd; } void * fun(void *); int main() { int socketfd = sock_init(); while(1) { struct sockaddr_in caddr; int len = sizeof(caddr); int c = accept(socketfd,(struct sockaddr *)&caddr,(socklen_t *)&len); if(c<=0) { std::cout<<"accept erro"<<std::endl; break; } std::cout<<"c= "<<c<<"ip= "<<inet_ntoa(caddr.sin_addr)<<"port= "<<ntohs(caddr.sin_port)<<std::endl;; pthread_t id; pthread_create(&id,NULL,fun,(void *)(long)c); } } void * fun(void * arg) { int c = (int)(long)arg; while(1) { char buff[128]={0}; int n = recv(c,buff,1,0); if(n<=0) { break; } std::cout<<"recive ="<<buff<<"len="<<n<<std::endl; send(c,"ok",2,0); } std::cout<<c<<"close"<<std::endl; close(c); return NULL; } - 1
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客户端
cli.cpp#include#include #include #include #include #include #include #include int main() { int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(socketfd == -1) { std::cout<<"socket erro"<<std::endl; exit(1); } struct sockaddr_in saddr; memset(&saddr,0,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port =htons(6000); saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); int res = connect(socketfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr)); if(res == -1) { std::cout<<"connect erro"<<std::endl; exit(1); } while(1) { char buff[128]={0}; std::cout<<"please input"<<std::endl; fgets(buff,128,stdin); if(strncmp(buff,"end",3)==0) { break; } send(socketfd,buff,strlen(buff)-1,0); memset(buff,0,sizeof(buff)); recv(socketfd,buff,127,0); std::cout<<"buff = "<<buff<<std::endl; } close(socketfd); exit(0); } - 1
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运行结果
客户端1
客户端2
服务端
多进程实现服务端并发
服务端
courseser.cpp#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include void fun(int sig) { wait(NULL); } int sock_init() { int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(socketfd == -1) { std::cout<<"socket erro"<<std::endl; exit(1); } struct sockaddr_in saddr,caddr; memset(&saddr,0,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port=htons(6000); saddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); int res = bind(socketfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr)); if(res == -1) { std::cout<<"bind erro "<<std::endl; exit(1); } res = listen(socketfd,5); if(res == -1) { std::cout<<"listen erro"<<std::endl; exit(1); } return socketfd; } int main() { signal(SIGCHLD,fun); int socketfd = sock_init(); while(1) { struct sockaddr_in caddr; int len = sizeof(caddr); int c = accept(socketfd,(struct sockaddr *)&caddr,(socklen_t*)&len); if(c<=0) { std::cout<<"accept erro"<<std::endl; break; } std::cout<<"c="<<c<<" ip="<<inet_ntoa(caddr.sin_addr)<<" port="<<ntohs(caddr.sin_port)<<std::endl;; pid_t pid = fork(); if(pid ==0) { while(1) { char buff[128]={0}; int n = recv(c,buff,127,0); if(n<=0) { break; } std::cout<<"recive ="<<buff<<" len="<<n<<std::endl; send(c,"ok",2,0); } std::cout<<c<<"close"<<std::endl; close(c); } } exit(0); } - 1
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客户端
cli.cpp#include#include #include #include #include #include #include #include int main() { int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(socketfd == -1) { std::cout<<"socket erro"<<std::endl; exit(1); } struct sockaddr_in saddr; memset(&saddr,0,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port =htons(6000); saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); int res = connect(socketfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr)); if(res == -1) { std::cout<<"connect erro"<<std::endl; exit(1); } while(1) { char buff[128]={0}; std::cout<<"please input"<<std::endl; fgets(buff,128,stdin); if(strncmp(buff,"end",3)==0) { break; } send(socketfd,buff,strlen(buff)-1,0); memset(buff,0,sizeof(buff)); recv(socketfd,buff,127,0); std::cout<<"buff = "<<buff<<std::endl; } close(socketfd); exit(0); } - 1
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运行结果
服务端
客户端1
客户端2
注意：
关闭的时候要先关闭所以客户端，然后再关闭服务端，要不然运行服务端的时候会出现端口占用的情况，无法启动。
UDP编程
与TCP编程相比，UDP编程一定要每次都把数据读完，因为它是无连接的，如果没有读完的话，则会把剩余的数据丢掉。
udp在局域网中很难丢数据编程步骤
服务端
1.socket() 2.bind() 3.recvfrom() 4.sendto() 5.close()- 1
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客户端
1.socket() //bind()可有可无 2.sendto() 3.recvfrom() 4.close()- 1
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实现
ser.cpp
#include#include #include #include #include #include #include int main() { int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(sockfd == -1) { std::cout<<"sockfd erro"<<std::endl; exit(1); } struct sockaddr_in saddr,caddr; memset(&saddr,0,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port = htons(6000); saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); int res =bind(sockfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr)); if(res == -1) { std::cout<<"bind erro"<<std::endl; exit(1); } while(1) { char buff[128]={0}; int len = sizeof(caddr); int num = recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr *)&caddr,(socklen_t*)&len); std::cout<<"datalength="<<num<<" ip="<<inet_ntoa(caddr.sin_addr)<<" buff="<<buff<<std::endl; sendto(sockfd,"ok",2,0,(struct sockaddr *)&caddr,sizeof(caddr)); } close(sockfd); exit(0); } - 1
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cli.cpp
#include#include #include #include #include #include #include int main() { int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(sockfd == -1) { std::cout<<"sockfd erro"<<std::endl;; exit(1); } struct sockaddr_in saddr; memset(&saddr,0,sizeof(saddr)); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port = htons(6000); saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); while(1) { std::cout<<"input"<<std::endl; char buff[128]={0}; fgets(buff,128,stdin); if(strncmp(buff,"end",3) == 0) { break; } sendto(sockfd,buff,strlen(buff)-1,0,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr)); memset(buff,0,sizeof(buff)); int len = sizeof(saddr); recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr *)&saddr,(socklen_t*)&len); std::cout<<"recive ="<<buff<<std::endl; } close(sockfd); exit(0); } - 1
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运行结果
服务端
客户端1
客户端2
对于UDP编程来说，它是无连接的，发送数据的时候只需要知道对方的IP和端口就可以了
TCP 可靠，开销大
UDP 开销小，不可靠
UDP和TCP可以同时复用一个端口一个进程中可以创建多个套接字，只要使用的端口不同就可以了
netstat
netstat -natp
查看tcp连接的各种信息
netstat -naup
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/aoeaoao/article/details/127978856