linux学习笔记之套接字

 

一、基础知识。

1：套接字基础。

　　1，是通信端点的抽象。

　　2，在UNIX类系统中被当作是一种文件描述符。

　　3，套接字通信域。

域	描述
AF_INET	IPV4因特网域
AF_INET6	IPV6因特网域
AF_UNIX	UNIX域
AF_UPSPEC	未指定

　　4，套接字类型。

类型	描述
SOCK_DGRAM	固定长度的，无链接的，不可考的报文传递
SOCK_RAW	IP协议的数据报接口
SOCK_SEQPACKET	固定长度的，有序的，可靠的，面向连接的报文传递。
SOCK_STREAM	有序的，可靠的，双向的，面向连接的字节流。

　　5，协议。

协议	描述
IPPROTO_IP	IPv4网际协议
IPPROTO_IPV6	IPv6网际协议
IPPROTO_ICMP	因特网控制报文协议(internet control message protocol)
IPPROTO_RAW	原始IP数据包协议
IPPROTO_TCP	传输控制协议
IPPROTO_UDP	用户数据报协议(user datagram protocol)

　　6，创建一个原始套接字需要root权限。

2：套接字寻址和传输。

　　1，在网络中，进程标识由：计算机网络地址（找到计算机） + 计算机的端口号（找到特定进程） 组成。

　　2，大端和小端。

　　　　1）大端字节序：最大字节地址上 保存 最低有效字节。

　　　　2）小端字节序：最大字节地址上 保存 最高有效字节。

　　　　3）大部分系统使用小端字节序。但TCP/IP使用大端字节序。

　　3，域名系统( Domain name system,DNS)

　　4，网络信息服务( Network information service, NIS )

　　5，服务是由地址的端口号部分标示。每个服务由一个唯一的端口号支持。

　　6，章16的代码在阅读结束后，进行尝试性理解和自编写。

　　7，当异步IO中因为某种原因导致读/写阻塞，在阻塞条件不存在后，可以发送SIGIO信号来重新启用IO。步骤为：

　　　　1）建立套接字所有权。这样信号可以被传递到对应的进程。

　　　　2）通知套接字当IO操作不会阻塞时发送信号。

　　8，带外数据

　　　　1）含义：紧急数据。它有相对普通数据更高的优先级。

　　　　2）部分通信协议支持此功能。（可选功能）

　　　　3）当有新的紧急数据到来，旧有数据会被覆盖。

3：套接字选项。

　　1，套接字机制提供了 两个套接字选项接口：设置选项接口，查询选项接口。

4：UNIX域套接字。

　　1，IPC的一种：可以在同一计算机系统上运行的两个进程之间传递打开文件描述符。

　　　　1）用于同一台计算机的进程通信。

　　　　2）效率比因特网套接字高。因为它仅复制数据，无协议，无校验等复杂操作。

　　2，一些实例（未阅读）。

　　　　1）P508，借助UNIX域套接字轮询XSI消息队列。

　　　　2）P512，将地址绑定到UNIX域套接字。

　　　　3）P518，传送文件描述符：在两个进程之间传送打开文件描述符的技术非常有用。

　　3，sockaddr_un结构体。

　　　　1）可以将一个地址绑定到UNIX域套接字上。系统会使用该路径创建一个S_IFSOCK类型的文件。此文件无法打开。当关闭套接字时，必须显式的删除文件。

二、相关函数。

1：套接字。

1 创建一个套接字

　　int socket( int domain, int type, int protocol );

　　// 1 参数protocol：通常为0。表示使用默认协议。

2 禁止一个套接字IO

　　int shutdown( int sockfd, int how );

　　// 1 参数how：SHUT_RD,SHUT_WR,SHUT_RDWR

 

2：寻址。

1 处理器字节序 和 网络字节序 的转换。

　　uint32_t htonl( uint32_t hostint32 );

　　uint16_t htons( uint16_t hostint16 );

　　uint32_t ntohl( uint32_t netint32 );

　　uint16_t ntohl( uint16_t netint16 );

　　// 1 h 主机，n 网络，l 长整数，s 短整数。

2 地址通用结构体。

　　struct socketaddr

　　{

　　　　sa_family_t    sa_family;    // address family

　　　　char           sa_data[];    // variable-length address

　　　　...

　　}

3 网络地址的 二进制地址 和 文本字符串 相互转换

　　const char *inet_ntop( int domain, const void *restrict addr, char *restrict str, socklen_t size );  // 二进制地址 转换成 文本字符串

　　int inet_pton( int domain, const char *restrict str, void *restrict addr );  // 文本字符串 转换成 二进制地址。

4 查询主机信息。

　　struct hostent* gethostent( void );

　　void sethostent( int stayopen );

　　void endhostent( void );

　　struct hostent

　　{

　　　　char    *h_name;       // name of host

　　　　char    **h_aliases;   // pointer to alternate host name array

　　　　int     h_addrtype;    // address type

　　　　int     h_length;      // length in bytes of address

　　　　char    **h_addr_list; // pointer to array of network address

　　　　...

　　}

5 获取网络名字 和 网络编号。

　　struct netent* getnetbyaddr( uint32_t net, int type );

　　struct netent* getnetbyname( const char *name );

　　struct netent* getnetent( void );

　　void setnetent( int stayopen );

　　void endnetent( void );

　　struct netent{

　　　　char     *n_name;     // network

　　　　char　　　**n_aliases; // alternate network name array pointer

　　　　int      n_addrtype;  // address type

　　　　uint32_t n_net        // network number

　　　　...

　　}

6 协议名字和协议编号之间进行映射。

　　struct protoent* getprotobyname( const char *name );

　　struct protoent* getprotobynumber( int proto );

　　struct protoent* getprotoent( void );

　　void setprotoent( int stayopen );

　　void endprotoent( void );

　　struct protoent{

　　　　char     *p_name;      // protocol name

　　　　char     **p_aliases;  // pointer to altername protocol name array

　　　　int      p_proto;      // protocol number

　　　　...

　　}

7 函数getservent顺序扫描服务数据库。

　　struct servent* getservbyname( const char *name, const char *proto );

　　struct servent* getservbyport( int port, const char *proto );

　　struct servent* getservent( void );

　　void setservent( int stayopen );

　　void endservent( void )

　　struct servent{

　　　　char        s_name;      // service name

　　　　char        **s_aliases; // pointer to alternate service name array

　　　　int         s_port;      // port name

　　　　char        *s_proto;    // name of protocol

　　　　...

　　}

8 将主机名和服务名映射到一个地址。

　　int getaddrinfo( const char *restrict host, const char *restrict service, const struct addrinfo *restrict hint, struct addrinfo **restrict res );

　　void freeaddrinfo( struct addrinfo *ai );

　　struct addrinfo{

　　　　int              ai_flags;       // custemize behavior

　　　　int              ai_family;      // address family

　　　　int              ai_socktype;    // socket type

　　　　int              ai_protocol;    // protocol

　　　　socklen_t        ai_addrlen;     // length in bytes of address

　　　　struct sockaddr  *ai_addr;       // address

　　　　char             *ai_canonname;  // canonical name of host

　　　　struct addrinfo  *ai_next;       // next in list

　　　　...

　　}

9 将返回的错误码转换成错误信息

　　consr char *gai_strerror( int error );

10 将地址转换成 主机名 和 服务名

　　int getnameinfo( const struct sockaddr *restrict addr, socklen_t alen, char *restrict host, socklen_t hostlen, char *restrict service, socklen_t servlen, int flags );

 

3：套接字 和 地址关联。

1 绑定 关联地址 和 套接字。

　　int bind( int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len len );

　　// 1 地址必须有效，且格式匹配。

　　// 2 端口一般不小于1024.root权限用户除外。

　　// 3 一般不允许多重绑定。

2 查找 套接字对应的地址。

　　int getsockname( int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict alenp );

3 找到和套接字连接的对等方地址。

　　int getpeername( int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict alenp );

4 (请求服务端)建立连接。

　　int connect( int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len );

　　// 1 参数addr：期望通信的服务器地址。

　　// 2 应用程序必须能够处理connect函数返回的错误。

5 (接收信息端)接收连接请求。

　　int listen( int sockfd, int backlog );

6 获得连接请求，并建立连接。

　　int accept( int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len );

　　// 1 返回值：套接字描述符。

 

4：数据传输。

1 发送数据。

　　ssize_t send( int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags );  // 套接字必须已经连接。

　　// 1 返回成功，仅代表发送成功。接收错误不反馈。

　　ssize_t sendto( int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags, const struct sockaddr *destaddr, socklen_t destlen );  // 可以在无连接套接字上发送信息。

　　ssize_t sendmsg( int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags, );  // 可以指定多重缓冲区传输数据。

2 接收数据。

　　ssize_t recv( int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags );  //

　　ssize_t recvfrom( int sockfd, void *restrict buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *restrict addr, socklen *restrict addrlen );  // 得到数据发送者的原地址

　　ssize_t recvmsg( int sockfd, struct msghdr *msg, int flags );  // 将接收数据送入多个缓冲区

 

5：套接字选项。

1 设置套接字选项。

　　int setsockopt( int sockfd, int level, int option, const void *val, socklen_t len );

　　// 1 参数level：标识选项应用协议。

2 查看当前选项。

　　int getsockopt( int sockfd, int level, int option, void *restrict val, socklen_t *restrict lenp );

　　// 1 参数level：标识选项应用协议。

 

6：带外数据。

1 TCP中，判断是否已经到达紧急数据标记位置。

　　int sockarmark( int sockfd );

　　// 1 返回值：1 在标记处，0 不在标记处，-1 出错

 

7：  UNIX域套接字。

1 创建一对无命名的，相互连接的UNIX域套接字。（一般只用于UNIX域。）

　　int socketpair( int domain, int type, int protocol, int sockfd[2] );   // 打开的为全双工管道。

　　// 1 返回值：0 成功，-1 出错。

2 sockaddr_un 结构体。

　　struct sockaddr_un

　　{

　　　　sa_family_t   sun_family;     // AF_UNIX

　　　　char          sun_path[108];  // pathname

　　}   // OS：linux and solaris。 Head file name is "sys/un.h";

 

 三