Unix / Linux 网络编程基础函数

int socket(int family, int type, int protocol);
/**
第一个参数为协议族：AF_INET为IPv4协议；
AF_LOCAL/AF_UNIX为Unix域、AF_ROUTE为路由、AF_INET6为IPv6协议；
第二个参数为套接字类型：SOCK_STREAM字节流、SOCK_DGRAM数据报；
第三个参数为传输协议：IPPROTO_TCP为tcp、IPPROTO_UDP为udp、IPPROTO_SCTP为sctp；
*/

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);
/**
返回套接字描述符，第二、三个参数是套接字地址结构指针（包含服务器IP和端口）和长度；
之前不是必须要调用bind，内核会确定源IP地址并选择临时端口作为源端口；
若未收到SYN确认，重发时间间隔6s、24s、75s、返回错误；
若收到RST，三种情况：1）指定端口没有进程等待与之连接，硬错误；2）TCP想取消一个已有的连接；
3）TCP接收到一个根本不存在的连接上的分节；
返回错误可能是客户发出的SYN在某个路由引发目的地不可达ICMP错误，软错误
将激发三次握手过程，从closed -> SYN_SENT，若成功返回ESTABLISHED。
*/

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
/**
本地协议地址赋予一个套接字；第二、三个参数是协议地址结构指针（可以指定IP和端口，也可以不指定）和长度；
若没有绑定IP地址，内核将客户发送的SYN目的IP作为服务器源IP；
若指定端口为0，内核在bind被调用是选择一个临时端口（INADDR_ANY == 0）；
*/

int listen(int sockfd, int backlog);
/**
listen仅为TCP服务器调用：1）把一个未连接的套接字转化为被动套接字，指示内核接收请求，CLOSED -> LISTEN；
2）规定内核应该为相应套接字排队的最大连接个数；
监听套接字两个队列：1）未完成连接队列，状态为SYN_RCVD，等待完成TCP三次握手；
2）已完成连接队列，状态为ESTABLISHED，已完成TCP三次握手；
backlog没有正式被定义过，不一定是两个队列总和的最大值，Berkeley给其增设一个模糊因子：backlog * 1.5；
不要把backlog设置为0；
当一个SYN到达，队列已满，将忽略；
理解SYN泛滥攻击；
*/

int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);
/**
accept发生在服务器端，若成功，返回值是一个由内核自动生成的全新描述符，
代表返回客户端描述符，区分第一个参数监听描述符；
最多返回三个值，其中还包括客户进程协议地址和该地址大小（可为NULL）；
显示地址：例子
*/

#include 
#include 
/*server.cpp 获得服务器时间的简单迭代服务器例子*/
/*注意不能直接copy例子使用，观察套接字相关函数首字母都是大写的，有做相关处理 */
int main(int argc, char **argv)
{
    int listenfd, connfd;
    socklen_t len;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    char buf[MAXLEN];
    time_t ticks;

    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(13);

    Bind(listenfd, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    Listen(listenfd, LISTENQ);

    for ( ; ; ) {
        len = sizeof(cliaddr);
        connfd = Accept(listenfd, (SA *)&cliaddr, &len);
        printf("connection from %s port %d\n",
               inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, buff, sizeof(buff)),
               ntohs(cliaddr.sin_port));
        ticks = time(NULL);
        snprintf(buff, sizeof(buff), "%.24s\r\n", ctime(&ticks));
        Write(connfd, buff, strlen(buff));
        Close(connfd);
    }
    return 0;
}

#include 
pid_t fork(void);
/**
Unix派生新进程唯一方法；调用一次，返回两次；
子进程：返回0；父进程：返回子进程pid；
accept后fork子进程和父进程都得到已连接的套接字；（可close父进程的连接，子进程read/write）
用法：1）创建副本；2）一个进程执行另一个进程，fork后，子进程调用exec，可用于并发服务器

框架：
for ( ; ;) {
    connfd = Accept(listenfd, ...);
    if ( (pid = Fork()) == 0) { //子进程
        Close(listenfd);        //关闭监听
        doit(connfd);           //处理请求
        Close(connfd);          //关闭套接字连接
        exit(0);                //退出
    }
    Close(connfd);     //父进程关闭子进程套接字
}
*/

int close(int sockfd);

/**
六个exec函数：execl、execv、execle、execve、execlp，ececvp；
1）execve是内核系统调用，其他五个都是调用execve的库函数；
关系图如下：
execlp      execl       execle
   |          |            |
execvp  ->  execv   ->  execve

*/

描述符引用计数，并发服务器中，父进程关闭子进程套接字只会使引用计数减一，未达到零不会引发TCP四次握手；
父进程必须调用close（connfd），否则，会耗尽父进程套接字描述符（有限），另外，即使子进程调用close（connfd）描述符引用计数由2 - 1 = 1，未断开TCP连接。

#include 
/**
注意两个函数最后一个参数是值-结果参数
*/
int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *localaddr, socklen_t *addrlen);
/**
返回某个套接字关联的本地协议地址；
没有调用bind的客户，connect成功后，getsockname返回内核赋予该连接的本地IP地址和本地端口号；
获得某个套接字的地址族；
套接字描述参数必须是已连接的套接字描述符，不是监听套接字的描述符；
例子：
int sock_to_family(int sockfd)
{
    struct sockaddr_storage ss;
    socklen_t len;
    len = sizeof(ss);
    if (getsockname(sockfd, (SA *)&ss, &len) < 0) return -1;
    return (ss.ss_family);
}
//sockaddr_storage最大的套接字地址空间，可以承载系统支持的任何套接字地址结构；
//getsockname该函数适合任何已打开的套接字描述符；

*/
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *peeraddr, socklen_t *addrlen);
/**
返回某个套接字关联的外地协议地址；
*/