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Linux高阶——1116—SOCKET套接字基础

article 2024/11/18 20:56:35

1、SOCKET套接字基础

操作系统提供，用于开发网络应用的一系列API函数，我们称之为套接字函数

套接字函数适用于各个语言和平台，除了API可以不同，其他概念理论或流程逻辑都相同

1、在Linux操作系统中，sock为整型，也称int sockfd，sock描述符，后续网络通信都是用此描述符

2、int sockfd，包含网络信息，默认下包含默认地址0.0.0.0与随机端口，因此sockfd创建后可以立即使用

3、int sockfd，套接字描述符，后续用于数据传输，recv(int sock)，send(sockfd)，sendto(sockfd)，recvfrom(sockfd)

4、struct socksddr_in网络信息结构体

2、socket函数

1、socket()——socket创建

int sockfd=socket(AF_INET|AF_INET6,SOCK_STREAM|SOCK_DGRAM,0);

第一个参数——指定使用的socket协议

第二个参数——传输层协议，TCP或UDP

返回值——成功返回整型的(大于0的)socket，失败返回-1

当刚创建时，socket包含的ip为本机任意ip，包含的端口号为随机端口号，因此刚创建出来时就可以使用

因此客户端的sockfd创建以后，无需绑定，也可以使用，因为里面含有本机任意ip和端口号

2、bind()——socket绑定

int value=bind(int sockfd,struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen);
bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));

第一个参数——int类型的socket

第二个参数——网络信息结构体的地址

第三个参数——网络信息结构体的长度

返回值——成功返回0，不成功返回-1

sockfd里可以自定义网络信息（指定ip和port），使用bind对int sockfd中的网络信息进行设置自定义

固定信息，一般只有服务端需要，大多数服务端必须绑定，保证客户端能够找到服务端，客户端随意

大多数时间udp都需要bind，而tcp只有服务端需要绑定

3、listen()——监听网络连接状态

listen(int sockfd,int backlog=128);

第一个参数——需要监听的socket

第二个参数——监听序列

返回值——成功返回0，不成功返回-1

监听连接状态，一般只有TCP协议使用

TCPIP协议的后台有双队列，第一个队列存储的为等待三次握手的socket，第二个队列存储握手成功的socket

等待三次握手的队列不能过短：因为如果等待握手的socket的数量超过了等待握手队列的长度，则下个将要等待连接的socket会被服务器主机将RST置0（复位：让客户端重连，如果客户端不重连，连接将会丢失）

队列不能过长：浪费内存资源

定位128的队列长度可以保证过万的连接

4、accept()——执行此函数等待连接，并完成握手（服务端使用）

如果存在一个服务端，有20000个客户端连接此服务端，此时服务器软件内存在多少个socket？

答：存在20001个，存在1个socket是专门用于请求连接的，其余20000个均为连接成功后，客户端的用于传输数据的socket

用于连接的socket

int socket_sock;

用于传输的socket——计算进程sock最大值，sock最大值=连接数量+1

int client_sock;

accept是经典的阻塞连接函数

client_sock=accept(server_sock,struct sockaddr* client_addr,&addrlen);

第一个参数——服务端socket

第二个参数——客户端连接成功，成功后将客户端的网络信息结构体传出到client_addr中，获得客户端的ip和端口号

第三个参数——传入传出信息长度，传入能够接收的长度，传出结构体实际接收到多大的长度

socklen_t addrlen;
addrlen=sizeof(client_addr);

需要注意：每次连接前都要初始化addrlen，否则能够输入的大小会越来越小

返回值——指向客户端的socket——client_sock

client_sock存储指向客户端的sock，后续与客户端数据通信使用它

5、connect()——通过此函数对目标请求tcp连接（客户端使用）

connect(int sockfd,struct sockaddr* destaddr,sizeof(destaddr));

第一个参数——连接的socket（客户端只有一个socket）

第二个参数——目标信息结构体

第三个参数——目标信息结构体的长度

阻塞请求连接，成功返回0，失败返回-1

6、recv()读取指定sockfd中的数据包

ssize_t wlen=send(int sockfd,void* buf,strlen(buf),MSG_NOSIGNAL);

第一个参数——发送目标的sockfd

第二个参数——数据buf

第三个参数——数据长度size

第四个参数——选项

返回值——发送的长度

7、send()向sockfd发送数据包

ssize_t rlen=recv(int sockfd,void* buf,size(buf),MSG_DONTWAIT);

第一个参数——发送的人的sockfd

第二个参数——数据buf

第三个参数——数据长度size

第四个参数——选项flags=0—阻塞读，MSG_DONTWAIT—非阻塞读

返回值——发送的长度

3、客户端代码

#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>

int main()
{
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("82.157.31.74");

    int client_sock;
    if((client_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
    {   
        perror("sock create failed");
        return -1; 
    }   

    socklen_t addrlen;
    printf("TCP IO Client Running...\n");
    addrlen = sizeof(server_addr);
    if((connect(client_sock, (struct sockaddr*)&server_addr, addrlen))==-1)
    {   
        perror("failed");
        close(client_sock);
        return -1; 
    }   
    char buffer[1024];
    recv(client_sock, buffer, sizeof(buffer), 0); 
    printf("Received from server: %s\n", buffer);

    close(client_sock);
}

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