深入浅出的《网络socket编程指南》6

数据包 Sockets  
　　我不想讲更多了，所以我给出代码 talker.c 和 listener.c。  
listener 在机器上等待在端口 4590 来的数据包。talker 发送数据包到 一定的机器，它包含用户在命令行输入的内容。  
这里就是 listener.c：  
#include <stdio.h> 
　　#include <stdlib.h> 
　　#include <errno.h> 
　　#include <string.h> 
　　#include <sys/types.h> 
　　#include <netinet/in.h> 
　　#include <sys/socket.h> 
　　#include <sys/wait.h> 
#define MYPORT 4950 /* the port users will be sending to */  
#define MAXBUFLEN 100  
main()  
　　 {  
　　 int sockfd;  
　　 struct sockaddr_in my_addr; /* my address information */  
　　 struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */  
　　 int addr_len, numbytes;  
　　 char buf[MAXBUFLEN];  
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) {  
　　 perror("socket");  
　　 exit(1);  
　　 }  
my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */  
　　 my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */  
　　 my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */  
　　 bzero(&(my_addr.sin_zero),; /* zero the rest of the struct */  
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr))  
/  
　　 == -1) {  
　　 perror("bind");  
　　 exit(1);  
　　 } 
addr_len = sizeof(struct sockaddr);  
　　 if ((numbytes=recvfrom(sockfd, buf, MAXBUFLEN, 0, /  
　　 (struct sockaddr *)&their_addr, &addr_len)) == -1) {  
　　 perror("recvfrom");  
　　 exit(1);  
　　 }  
printf("got packet from %s/n",inet_ntoa(their_addr.sin_addr));  
　　 printf("packet is %d bytes long/n",numbytes);  
　　 buf[numbytes] = '/0';  
　　 printf("packet contains /"%s/"/n",buf);  
close(sockfd);  
　　 }  
注意在我们的调用 socket()，我们最后使用了 SOCK_DGRAM。同时， 没有必要去使用 listen() 或者 accept()。我们在使用无连接的数据报套接 字！  
下面是 talker.c：  
#include <stdio.h> 
　　#include <stdlib.h> 
　　#include <errno.h> 
　　#include <string.h> 
　　#include <sys/types.h> 
　　#include <netinet/in.h> 
　　#include <sys/socket.h> 
　　#include <sys/wait.h> 
#define MYPORT 4950 /* the port users will be sending to */  
int main(int argc, char *argv[])  
　　 {  
　　 int sockfd;  
　　 struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */  
　　 struct hostent *he;  
　　 int numbytes;  

if (argc != 3) {  
　　 fprintf(stderr,"usage: talker hostname message/n");  
　　 exit(1);  
　　 }  

if ((he=gethostbyname(argv[1])) == NULL) { /* get the host info */  
　　 herror("gethostbyname");  
　　 exit(1);  
　　 }  

if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) {  
　　 perror("socket");  
　　 exit(1);  
　　 }  

their_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */  
　　 their_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order  
*/  
　　 their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);  
　　 bzero(&(their_addr.sin_zero),; /* zero the rest of the struct */  
if ((numbytes=sendto(sockfd, argv[2], strlen(argv[2]), 0, /  
　　 (struct sockaddr *)&their_addr, sizeof(struct sockaddr))) == -1) {  
　　 perror("sendto");  
　　 exit(1);  
　　 }  
printf("sent %d bytes to  
%s/n",numbytes,inet_ntoa(their_addr.sin_addr));  
close(sockfd);  
return 0;  
　　 }  
这就是所有的了。在一台机器上运行 listener，然后在另外一台机器上 运行 talker。观察它们的通讯！ 
除 了一些我在上面提到的数据套接字连接的小细节外，对于数据套接 字，我还得说一些，当一个讲话者呼叫connect()函数时并指定接受者的地 址时，从 这点可以看出，讲话者只能向connect()函数指定的地址发送和接 受信息。因此，你不需要使用sendto()和recvfrom()，你完全可以 用send() 和recv()代替。 
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阻塞  
　 　阻塞，你也许早就听说了。"阻塞"是 "sleep" 的科技行话。你可能注意 到前面运行的 listener 程序，它在那里不停地运行，等待数据 包的到来。 实际在运行的是它调用 recvfrom()，然后没有数据，因此 recvfrom() 说" 阻塞 (block)"，直到数据的到来。  
很多函数都利用阻塞。accept() 阻塞，所有的 recv*() 函数阻塞。它 们之所以能这样做是因为它们被允许这样做。当你第一次调 用 socket() 建 立套接字描述符的时候，内核就将它设置为阻塞。如果你不想套接字阻塞， 你就要调用函数 fcntl()：  
#include <unistd.h> 
　　#include <fontl.h> 
　　 .  
　　 .  
　　 sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
　　 fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);  
　　 .  
　　 .  
　　通过设置套接字为非阻塞，你能够有效地"询问"套接字以获得信息。如 果你尝试着从一个非阻塞的套接字读信息并且没有任何数据，它不允许阻 塞--它将返回 -1 并将 errno 设置为 EWOULDBLOCK。  
但是一般说来，这种询问不是个好主意。如果你让你的程序在忙等状 态查询套接字的数据，你将浪费大量的 CPU 时间。更好的解决之道是用 下一章讲的 select() 去查询是否有数据要读进来。 
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select()--多路同步 I/O 
　 　虽然这个函数有点奇怪，但是它很有用。假设这样的情况：你是个服 务器，你一边在不停地从连接上读数据，一边在侦听连接上的信息。 没问题，你可能会 说，不就是一个 accept() 和两个 recv() 吗? 这么 容易吗，朋友? 如果你在调用 accept() 的时候阻塞呢? 你怎么能够同 时接 受 recv() 数据? “用非阻塞的套接字啊！” 不行！你不想耗尽所有的 CPU 吧? 那么，该如何是好? 
select() 让你可以同时监视多个套接字。如果你想知道的话，那么它就 会告诉你哪个套接字准备读，哪个又准备写，哪个套接字又发生了例外 (exception)。 
闲话少说，下面是 select()： 
#include <sys/time.h> 
　　#include <sys/types.h> 
　　#include <unistd.h> 
int select(int numfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set  
*exceptfds, struct timeval *timeout); 
这 个函数监视一系列文件描述符，特别是 readfds、writefds 和 exceptfds。如果你想知道你是否能够从标准输入和套接字描述符  sockfd 读入数据，你只要将文件描述符 0 和 sockfd 加入到集合 readfds 中。参 数 numfds 应该等于最高的文件描述 符的值加1。在这个例子中，你应该 设置该值为 sockfd+1。因为它一定大于标准输入的文件描述符 (0)。 当函数 select() 返回的时 候，readfds 的值修改为反映你选择的哪个 文件描述符可以读。你可以用下面讲到的宏 FD_ISSET() 来测试。 在我们继续下去之前，让我 来讲讲如何对这些集合进行操作。每个集 合类型都是 fd_set。下面有一些宏来对这个类型进行操作：  
FD_ZERO(fd_set *set) – 清除一个文件描述符集合 
　　FD_SET(int fd, fd_set *set) - 添加fd到集合  
　　FD_CLR(int fd, fd_set *set) – 从集合中移去fd  
　　FD_ISSET(int fd, fd_set *set) – 测试fd是否在集合中  
最 后，是有点古怪的数据结构 struct timeval。有时你可不想永远等待 别人发送数据过来。也许什么事情都没有发生的时候你也想每隔96秒在终  端上打印字符串 "Still Going..."。这个数据结构允许你设定一个时间，如果 时间到了，而 select() 还没有找到一个准备好的 文件描述符，它将返回让 你继续处理。  
数据结构 struct timeval 是这样的：  
struct timeval {  
　　 int tv_sec; /* seconds */  
　　 int tv_usec; /* microseconds */  
　　 };  
只 要将 tv_sec 设置为你要等待的秒数，将 tv_usec 设置为你要等待 的微秒数就可以了。是的，是微秒而不是毫秒。1,000微秒等于1毫 秒，1,000 毫秒等于1秒。也就是说，1秒等于1,000,000微秒。为什么用符号 "usec" 呢? 字母 "u" 很象希腊字母 Mu，而  Mu 表示 "微" 的意思。当然，函数 返回的时候 timeout 可能是剩余的时间，之所以是可能，是因为它依赖于 你的 Unix 操作系统。   
哈！我们现在有一个微秒级的定时器！别计算了，标准的 Unix 系统 的时间片是100毫秒，所以无论你如何设置你的数据结构 struct timeval， 你都要等待那么长的时间。  
还 有一些有趣的事情：如果你设置数据结构 struct timeval 中的数据为 0，select() 将立即超时，这样就可以有效地轮询集合中的所 有的文件描述 符。如果你将参数 timeout 赋值为 NULL，那么将永远不会发生超时，即 一直等到第一个文件描述符就绪。最后，如果你不是很关 心等待多长时间， 那么就把它赋为 NULL 吧。  
下面的代码演示了在标准输入上等待 2.5 秒：  
#include <sys/time.h> 
　　#include <sys/types.h> 
　　#include <unistd.h> 
#define STDIN 0 /* file descriptor for standard input */  
main()  
　　 {  
　　struct timeval tv;  
　　fd_set readfds;  
tv.tv_sec = 2;  
　　tv.tv_usec = 500000;  
FD_ZERO(&readfds);  
　　FD_SET(STDIN, &readfds);  
/* don't care about writefds and exceptfds: */  
　　select(STDIN+1, &readfds, NULL, NULL, &tv);  
if (FD_ISSET(STDIN, &readfds))  
　　printf("A key was pressed!/n");  
　　else  
　　printf("Timed out./n");  
　　}  
如果你是在一个 line buffered 终端上，那么你敲的键应该是回车 (RETURN)，否则无论如何它都会超时。 
现在，你可能回认为这就是在数据报套接字上等待数据的方式--你是对 的：它可能是。有些 Unix 系统可以按这种方式，而另外一些则不能。你 在尝试以前可能要先看看本系统的 man page 了。 
最后一件关于 select() 的事情：如果你有一个正在侦听 (listen()) 的套 接字，你可以通过将该套接字的文件描述符加入到 readfds 集合中来看是 否有新的连接。 
这就是我关于函数select() 要讲的所有的东西。 
　　参考书目:  
　　Internetworking with TCP/IP, volumes I-III by Douglas E. Comer and  
David L. Stevens. Published by Prentice Hall. Second edition ISBNs:  
0-13-468505-9, 0-13-472242-6, 0-13-474222-2. There is a third edition of  
this set which covers IPv6 and IP over ATM.  
　　Using C on the UNIX System by David A. Curry. Published by  
O'Reilly & Associates, Inc. ISBN 0-937175-23-4.  
　　TCP/IP Network Administration by Craig Hunt. Published by O'Reilly  
& Associates, Inc. ISBN 0-937175-82-X.  
　　TCP/IP Illustrated, volumes 1-3 by W. Richard Stevens and Gary R.  
Wright. Published by Addison Wesley. ISBNs: 0-201-63346-9,  
0-201-63354-X, 0-201-63495-3.  
Unix Network Programming by W. Richard Stevens. Published by  
Prentice Hall. ISBN 0-13-949876-1.  
　　On the web:  
　　BSD Sockets: A Quick And Dirty Primer  
　　(http://www.cs.umn.edu/~bentlema/unix/--has ;other great Unix  
system programming info, too!)  
Client-Server Computing  
　　(http://pandonia.canberra.edu.au/ClientServer/socket.html)  
Intro to TCP/IP (gopher)  

(gopher://gopher-chem.ucdavis.edu/11/Index/Internet_aw/Intro_the_Inter 
net/intro.to.ip/)  
Internet Protocol Frequently Asked Questions (France)  
　　(http://web.cnam.fr/Network/TCP-IP/)  
The Unix Socket FAQ  
　　(http://www.ibrado.com/sock-faq/)  
RFCs--the real dirt:  
　　RFC-768 -- The User Datagram Protocol (UDP)  
　 　(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc768.txt)  
RFC-791 -- The Internet Protocol (IP)  
　　(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc791.txt)  
RFC-793 -- The Transmission Control Protocol (TCP)  
　　 (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc793.txt)  
RFC-854 -- The Telnet Protocol  
　　 (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc854.txt)  
RFC-951 -- The Bootstrap Protocol (BOOTP)  
　(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc951.txt)  
RFC-1350 -- The Trivial File Transfer Protocol (TFTP)  
　　 (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc1350.txt)