基本的套接字编程
socket函数
想要执行网络I/O,首先需要调用socket函数创建套接字,需要头文件#include
int socket (int domain, int type, int protocol);
参数:
domain
: 执行协议域,取值如下:
domain | 说明 |
---|---|
AF_INET | IPV4协议 |
AF_INET6 | IPV6协议 |
AF_LOCAL | Unix 域协议 |
AF_ROUTE | 路由套接字 |
AF_KEY | 密钥套接字 |
type
: 套接字类型,取值如下
type | 说明 |
---|---|
SOCK_STREAM | 字节流套接字 |
SOCK_DGRAM | 数据报套接字 |
SOCK_SEQPACKET | 有序分组套接字 |
SOCK_RAW | 原始套接字 |
protocol
: 某个协议类型常值,或者设置为0。
protocal | 说明 |
---|---|
IPPROTO_TCP | TCP传输协议 |
IPPROTO_UDP | UDP传输协议 |
IPPROTO_SCTP | SCTP传输协议 |
如果使用默认,protocol
可以填0。
返回值:
成功时返回一个int
型整数,是一个类似于文件描述符的网络套接字描述符。
出错返回-1。
注:在本函数中,domain
和 type
的组合不一定有效,有效的组合如下所示:
AF_INET | AF_INET6 | AF_LOCAL | AF_ROUTE | AF_KEY | |
---|---|---|---|---|---|
SOCK_STREAM | TCP / SCTP | TCP / SCTP | 是 | ||
SOCK_DGRAM | UDP | UDP | 是 | ||
SOCK_SEQPACKET | SCTP | SCTP | 是 | ||
SOCK_RAW | IPV4 | IPV6 | 是 | 是 |
其中domain
还有以PF_开头的,还有其他BSD支持的协议域,不过多介绍。表格中“是”表示可以组合,但是没有有效的名称,空白是无效组合。
connect 函数(客户端)
如果客户端想要连接服务器,必须使用connect函数完成,需要引入头文件#include
。
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);
参数:
sockfd
: 是之前socket函数返回的套接字描述符。servaddr
: 指向服务器套接字地址结构体的指针,必须含有服务器的IP地址和端口。addrlen
: 指向服务器套接字地址结构体的大小。
返回值:
成功,返回0;
失败,返回-1,并设置error值。
注意:
- 客户端在调用connect前不一定非要调用bind函数,因为内核会确定源IP地址,并选择一个临时端口作为源端口。
- 如果是TCP套接字,调用connect函数将激发三次握手过程。在连接建立成功或出错时返回。出错情况如下:
- ETIMEDOUT : 客户端没有收到SYN分节的响应。
- ECONNREFUSED : 服务器对客户端SYN的响应是RST(复位),说明服务器在指定的端口上没有进程在等待与之连接(硬件错)。
- EHOSTUNREACH / ENETUNREACH : 客户端发送的SYN在某个路由器引发了目的地不可达的ICMP错误(软错误)。
bind函数
如果想要将socket函数创建的套接字与一个本地协议地址捆绑起来,需要使用bind函数,头文件#include
#include
。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
参数:
sockfd
: 调用socket函数返回的套接字。myaddr
: 指向特定协议地址结构体的指针。addrlen
: 特定协议地址结构体的大小。
返回值:
成功,返回0;
失败,返回-1,并设置error值。
出错情况:
EADDRINUSE : 地址已经使用
注意:
-
bind函数捆绑时,可以指定IP和端口,也可以不指定,不指定的话内核会要为相应的套接字选择一个临时端口,但是如果是服务器创建出来的套接字地址信息客户端不会知道。
-
bind指定IP端口和不指定产生的结果如下:
IP 端口 结果 非指定 0 内核选择IP和端口 非指定 非0 内核选择IP,进程指定端口 指定本机IP 0 进程指定IP,内核选择端口 指定本机IP 非0 进程指定IP和端口 -
如果想指定地址为通配地址,IPV4为
INADDR_ANY
,IPV6为in6addr_any
,头文件为#include
。
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //ipv4
servaddr.sin6_addr = in6addr_any; //ipv6
- bind并不返回内核所选择的临时端口的值。因为const限定,如果想要得到内核选择的临时端口,需要使用
getsockname
来返回协议地址。
listen函数(服务器)
服务器如果需要监听客户端连接,需要使用listen函数,头文件#include
。
int listen(int sockfd, int backlog);
参数:
sockfd
: 之前socket函数创建的套接字描述符backlog
: 规定了内核应该为该套接字排队的最大连接个数。内核为监听套接字维护了两个队列。一个是未完成连接队列,主要是客户端发出SYN到服务器,服务器正在等待完成相应的TCP三路握手过程,此时套接字处于SYN_RCVD状态。另一个是已经完成的队列,此时套接字处于ESTABLISHED状态。badklog就是两个队列之和的最大值。调用listen函数后,将已经完成连接队列的队头返回返回给进程;如果队列为空,进程将睡眠,直到TCP在该队列中放入一项才唤醒它。不要把backlog设置为0,因为不同的实现对此有不同的解释。老内核一般指定为5,但是高并发下,该值偏小不够用,新内核支持比较大的值。
返回值:
成功,返回0;
失败,返回-1,并设置error值。
注意:
- 该函数必须在accept之前调用。
- 当使用socket函数创建一个套接字时,它默认是一个主动套接字。而listen函数将一个未连接的套接字转换为被动套接字,指示内核应该接受该套接字的连接请求。
accept函数(服务器)
上面listen函数的backlog参数提到一个已完成的队列,accept函数就是用于从已完成连接的队列对头返回下一个已完成队列,如果已完成队列连接为空,那么进入睡眠(套接字默认为阻塞状态)。头文件#include
int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);
参数:
- sockefd : 监听套接字,是socket函数创建的套接字,接受成功后,会返回新的套接字。
- cliaddr : 是用来返回对端客户端的地址结构信息。
- addrlen : 是客户端套接字地址结构的长度,由该长度确定内核中存放客户端套接字的地址结构的确定字节数。
返回值:
如果返回成功(值 > 0),返回值是内核生成的一个全新的描述符,代表服务器与客户端的连接,代表已连接套接字。一个服务器通常仅创建一个监听套接字,它在服务器的生命周期内会一直存在。但是会创建多个已连接套接字,当服务器完成某一客户端的服务,已连接套接字可能会关闭。
如果失败返回-1,并设置error值。
注意:
如果对接收后的客户端的地址信息不感兴趣,cliaddr和addrlen参数都可以为空指针。
close函数
当处理完成后,关闭套接字描述符,并终止TCP连接,需要使用close函数,头文件#include
。
int close(int sockfd);
参数:
- sockfd : 是一个套接字描述符或文件描述符。
返回值:
- 成功返回0
- 失败返回-1,并设置error值。