TCP/IP Winsock网络编程综述

      TCP/IP Winsock网络编程综述
利用Winsock编程由同步和异步方式，同步方式逻辑清晰，编程专注于应用，在抢先式的多任务操作系统中(WinNt、Win2K)采用多线程方式效率基本达到异步方式的水平，应此以下为同步方式编程要点。
　　1、快速通信
　　Winsock的Nagle算法将降低小数据报的发送速度，而系统默认是使用Nagle算法,使用
　　int setsockopt( 　
　　SOCKET s,
　　int level,
　　int optname,
　　const char FAR *optval,
　　int optlen 　
　　);函数关闭它
　　例子： 　
　　SOCKET sConnect;
　　sConnect=::socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
　　int bNodelay = 1;
　　int err;
　　err = setsockopt(
　　sConnect,
　　IPPROTO_TCP,
　　TCP_NODELAY,
　　(char *)&bNodelay,
　　sizoeof(bNodelay));//不采用延时算法 　　
　　if (err != NO_ERROR)
　　TRACE ("setsockopt failed for some reason");;

　　2、SOCKET的SegMentSize和收发缓冲
　　TCPSegMentSize是发送接受时单个数据报的最大长度，系统默认为1460，收发缓冲大小为8192。
　　在SOCK_STREAM方式下，如果单次发送数据超过1460，系统将分成多个数据报传送，在对方接受到的将是一个数据流，应用程序需要增加断帧的判断。当然可以采用修改注册表的方式改变1460的大小，但MicrcoSoft认为1460是最佳效率的参数，不建议修改。
　　在工控系统中，建议关闭Nagle算法，每次发送数据小于1460个字节（推荐1400），这样每次发送的是一个完整的数据报，减少对方对数据流的断帧处理。
　　3、同步方式中减少断网时connect函数的阻塞时间
　　同步方式中的断网时connect的阻塞时间为20秒左右，可采用gethostbyaddr事先判断到服务主机的路径是否是通的，或者先ping一下对方主机的IP地址。
　　A、采用gethostbyaddr阻塞时间不管成功与否为4秒左右。
　　例子：
　　LONG lPort=3024;
　　struct sockaddr_in ServerHostAddr;//服务主机地址　
　　ServerHostAddr.sin_family=AF_INET; 　　
　　ServerHostAddr.sin_port=::htons(u_short(lPort)); 　　
　　ServerHostAddr.sin_addr.s_addr=::inet_addr("192.168.1.3"); 　　
　　HOSTENT* pResult=gethostbyaddr((const char *) & 　　
　　(ServerHostAddr.sin_addr.s_addr),4,AF_INET); 　　
　　if(NULL==pResult)
　　{
　　int nErrorCode=WSAGetLastError(); 　　
　　TRACE("gethostbyaddr errorcode=%d",nErrorCode); 　
　　} 　　
　　else 　　
　　{
　　TRACE("gethostbyaddr %s",pResult->h_name);;
　　}
　　B、采用PING方式时间约2秒左右
　　暂略
　　　　4、同步方式中解决recv，send阻塞问题
　　采用select函数解决，在收发前先检查读写可用状态。
　　A、读
　　例子：
　　TIMEVAL tv01 = {0, 1};//1ms钟延迟,实际为0-10毫秒 　
　　int nSelectRet; 　　
　　int nErrorCode;
　　FD_SET fdr = {1, sConnect};
　　nSelectRet=::select(0, &fdr, NULL, NULL, &tv01);//检查可读状态
　　if(SOCKET_ERROR==nSelectRet)
　　{
　　nErrorCode=WSAGetLastError();
　　TRACE("select read status errorcode=%d",nErrorCode);
　　::closesocket(sConnect);
　　goto 重新连接（客户方），或服务线程退出（服务方）; 　
　　}
　　if(nSelectRet==0)//超时发生，无可读数据 　　
　　{
　　继续查读状态或向对方主动发送
　　}
　　else
{ 　　
　　读数据 　　
　　}
　　B、写 　
　　TIMEVAL tv01 = {0, 1};//1ms钟延迟,实际为9-10毫秒
　　int nSelectRet;
　　int nErrorCode;
　　FD_SET fdw = {1, sConnect};
　　nSelectRet=::select(0, NULL, NULL,&fdw, &tv01);//检查可写状态
　　if(SOCKET_ERROR==nSelectRet)
　　{
　　nErrorCode=WSAGetLastError();
　　TRACE("select write status errorcode=%d",nErrorCode);
　　::closesocket(sConnect);
　　//goto 重新连接（客户方），或服务线程退出（服务方）;
　　}
　　if(nSelectRet==0)//超时发生，缓冲满或网络忙
　　{
　　//继续查写状态或查读状态
　　}
　　else
　　{ //发送 }
　　5、改变TCP收发缓冲区大小
　　系统默认为8192，利用如下方式可改变。
　　SOCKET sConnect;
　　sConnect=::socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
　　int nrcvbuf=1024*20;
　　int err=setsockopt( 　　
　　sConnect,
　　SOL_SOCKET,
　　SO_SNDBUF,//写缓冲，读缓冲为SO_RCVBUF
　　(char *)&nrcvbuf, 　　
　　sizeof(nrcvbuf));
　　if (err != NO_ERROR)
　　{ 　　
　　TRACE("setsockopt Error!"); 　
　　} 　　
　　在设置缓冲时，检查是否真正设置成功用
　　int getsockopt(
　　SOCKET s,
　　int level,
　　int optname,
　　char FAR *optval,
　　int FAR *optlen
　　);
　　6、服务方同一端口多IP地址的bind和listen
　　在可靠性要求高的应用中，要求使用双网和多网络通道，再服务方很容易实现，用如下方式可建立客户对本机所有IP地址在端口3024下的请求服务。 　　
　　SOCKET hServerSocket_DS=INVALID_SOCKET;
　　struct sockaddr_in HostAddr_DS;//服务器主机地址
　　LONG lPort=3024;
　　HostAddr_DS.sin_family=AF_INET;
　　HostAddr_DS.sin_port=::htons(u_short(lPort));
　　HostAddr_DS.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
　　hServerSocket_DS=::socket( AF_INET, SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);　　

　　if(hServerSocket_DS==INVALID_SOCKET)
　　{
　　AfxMessageBox("建立数据服务器SOCKET 失败!");
　　return FALSE; 　　
　　} 　　
　　if(SOCKET_ERROR==::bind(hServerSocket_DS,(struct sockaddr *)(&(HostAddr_DS)),sizeof(SOCKADDR)))
　　{
　　int nErrorCode=WSAGetLastError ();
　　TRACE("bind error=%d",nErrorCode);
　　AfxMessageBox("Socket Bind 错误!");
　　return FALSE;
　　}
　　if(SOCKET_ERROR==::listen(hServerSocket_DS,10))//10个客户
　　{
　　AfxMessageBox("Socket listen 错误!");
　　return FALSE; 　
　　} 　　
　　AfxBeginThread(ServerThreadProc,NULL,THREAD_PRIORITY_NORMAL);
　　在客户方要复杂一些，连接断后，重联不成功则应换下一个IP地址连接。也可采用同时连接好后备用的方式。
7、用TCP/IP Winsock实现变种Client/Server
　　传统的Client/Server为客户问、服务答，收发是成对出现的。而变种的Client/Server是指在连接时有客户和服务之分，建立好通信连接后，不再有严格的客户和服务之分，任何方都可主动发送，需要或不需要回答看应用而言，这种方式在工控行业很有用，比如RTDB作为I/O Server的客户，但I/O Server也可主动向RTDB发送开关状态变位、随即事件等信息。在很大程度上减少了网络通信负荷、提高了效率。
　　采用1-6的TCP/IP编程要点，在Client和Server方均已接收优先，适当控制时序就能实现。
　　下边来看几个实例
　　1.用VC++6.0编写Proxy服务器
　　一． 原理
　　本程序的结构原理如下：
　　对于每一个用户的请求（Internet 请求，由浏览器发出），本程序将启动两个线程，一个把本地用户的请求数据发送到远程的Internet主机，另一个线程把远程主机的回应数据发送到本地请求用户。
　　二． 主要函数
　　UserToProxyThread ( void * pParam ) ：它是用来把本地用户请求数据发送到远程主机的，起服务器线程角色。当接到本地（局域网）用户的请求，它就启动另一个自身线程，以侦听别的用户的请求，并读出已接收到的请求数据，接着启动第二个线程ProxyToServer()（这个线程用来连接远程主机），当远程主机连接成功后，它把已读出的本地用户请求数据发送到远程主机。
　　ProxyToServer ( void * pParam) ，可以被当作是客户端服务，它把远程主机发送来的数据分发给本地请求用户。　
　　2.VB6实现局域网多站点互连
　　随着时代的发展，我们已经步入了信息化时代，网络的普及和应用，使得越来越多的编程人员加入网络软件开发的行列。不过现在对于比较完整的介绍在局域网中多个站点互连的文章，笔者还未见到，这篇文章较完整的介绍了如何利用Visual Basic 6的Winsock控件实现局域网中多个站点在客户机/服务器模式下的互连，并给出了几种连接方案进行比较，对于Winsock编程过程中遇到的一些问题做了解答。
　　3.用Java实现多线程服务器程序
　　　　在Java出现之前，编写多线程程序是一件烦琐且伴随许多不安全因素的事情。利用Java，编写安全高效的多线程程序变得简单，而且利用多线程和Java的网络包我们可以方便的实现多线程服务器程序。 Java是伴随Internet的大潮产生的，对网络及多线程具有内在的支持，具有网络时代编程语言的一切特点。从Java的当前应用看，Java主要用于在Internet或局域网上的网络编程，而且将Java作为主流的网络编程语言的趋势愈来愈明显。实际工作中，我们除了使用商品化的服务器软件外，时常需要按照实际环境编写自己的服务器软件，以完成特定任务或与特定客户端软件实现交互。在实现服务器程序时，为提高程序运行效率，降低用户等待时间，我们应用了在Java Applet中常见的多线程技术。　
　　4.JAVA实现支持视频点播WEB服务器
　　　　通过internet网络视频点播是当前流行的技术.作者利用流行的web程序开发语言java实现了支持视频点播网络服务器系统,对用户的请求和查询进行相应的处理和视频的播放,并且对用户端机顶盒和网络传输方式进行了设计.　　
　　5.Java网络编程之传输控制协议
　　　讨论了套接字类的功能后，我们将分析一个完整的TCP客户端程序。此处我们将看到的客户端程序是一个daytime客户端，它连接到一个daytime服务器程序以读取当前的日期和时间。建立套接字连接并读取信息是一个相当简单的过程，只需要少量的代码。默认情况下daytime服务运行在13端口上。并非每台计算机都运行了daytime服务器程序，但是Unix服务器是客户端运行的很好的系统。如果你没有访问Unix服务器的权限，在第七部分我们给出了TCP daytime服务器程序代码--有了这段代码客户端就可以运行了。