UNIX网络编程卷1-第四章笔记

oneNeko于 2021-03-18 发布

这一章主要讲解一个完整TCP程序所需要的基本套接字函数

socket函数

#include <sys/socket.h>
int socket(int family, int type, int protocol);
// 返回:若成功则为非负描述符,若出错则为-1

family参数指明协议族,type指明套接字类型,protocol应设为某个协议类型常值,或者设为0,已选择所给定familytype组合的系统默认值

connect函数

TCP用户用connect函数来建立与TCP服务器的连接

#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd,const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);
// 返回:若成功则为0,若出错则为-1

sockfd是由socket函数返回的套接字描述符,第2、3个参数分别使一个指向套接字地址结构的指针和该结构的大小
客户再调用connect函数之前不必非得调用bind函数,因为如果需要的话,内核会确定源IP地址,并选择一个临时端口作为源端口 TCP套接字调用connect函数会激发TCP的三路握手过程,仅在连接建立成功或出错时才会返回,出错可能会有一下几种情况:

bind函数

bind函数把一个本地协议地址赋予一个套接字

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
// 返回:若成功则为0,若出错则为-1

第二个参数是一个指向特定于协议的地址结构的指针,第三个参数是该地址结构的长度。对于TCP,调用bind函数可以指定一个端口号,或指定一个IP地址,也可以两者都绑定,或者两者都不绑定
如果一个TCP客户或者服务器未曾调用bind绑定端口,当调用connect或listen函数时,内核就要为套接字选择一个临时端口。一般服务器都要指定端口,因为服务器端口需要被大家所获知。
进程可以把一个特定的IP地址绑定到它的套接字,不过这个IP地址必须属于其所在主机的网络端口之一
如果指定端口号为0,那么内核就在bind被调用时选择一个临时端口。然而如果指定IP地址为统配地址,那么内核将等到套接字已连接(TCP)或已在套接字上发出数据报(UDP)时菜选择一个本地IP地址
对于IPv4来说,通配地址由常值INADDR_ANY来指定,其值一般为0。IPv4的IP地址是一个32位的值,IPv6的IP地址是存放再一个结构中的,IPv6通常用in6addr_any

// IPv4
struct sockaddr_in servaddr;
servaddr.sin_addr_s_addr = htonl(INADDR_ANY); 

//IPv6
struct sockaddr_in6 serv;
serv.sin6_addr = in6addr_any;

系统预先分配in6addr_any变量并将其初始化位常值IN6ADDR_ANY_INIT。头文件<netinet/in.h>中含有in6addr_any的extern声明

listen函数

listen函数仅有TCP服务器调用,它做两件事情:

#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);

本函数应该在socket和bind函数之后,accept函数之前调用
TCP三路握手和监听套接字的两个队列

accept函数

accept函数由TCP服务器调用,用于从已完成连接队列对头返回下一个已完成连接。如果已完成连接队列为空,那么进程被投入睡眠(假定套接字为默认的阻塞方式)

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr * cliaddr, socklen_t* addrlen);

在讨论accept函数时,我们称它的第一个参数为监听套接字描述符(由socket创建,随后用作bind和listen的第一个参数的描述符),称他的返回值为已连接套接字描述符。区分两个套接字很重要。一个服务器通常仅仅创建一个监听套接字,他在该服务器的生命期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建一个已连接套接字。当服务器完成对某个给定客户的服务时,响应的已连接套接字就被关闭。
本函数最多返回三个值:一个既可能是新套接字描述符也可能是出错指示的整数、客户进程的协议地址以及该地址的大小。如果我们对返回看客户协议地址不感兴趣,那么可以把cliaddr和addrlen均置为空指针

fork和exec函数

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
// 返回:在子进程中为0,在父进程中为子进程ID,若出错则为-1

并发服务器

close函数

close函数用于关闭套接字,并终止TCP连接

#include <unistd.h>
int close(int sockfd);

close一个TCP套接字的默认行为是把该套接字标记为已关闭,然后立即返回到调用进程。该套接字描述符不能再有调用进程使用,也就是不能再作为read或wirte的第一个参数。然而TCP将尝试发送一排队等待发送到对端的任何数据,发送完毕后发生的是正常的TCP连接终止序列。

getsockname和getpeername函数

这两个函数或者返回与某个套接字关联的本地协议地址(getsockname),或者返回某个套接字关联的外地协议地址(getpeername)

#include <sys/socket.h>
int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *localaddr, socklen_t *addrlen);
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *peeraddr, socklen_t * addrlen);
// 返回:若成功则为0,若出错则为-1

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