socket通訊——TCP
一、socket數組
每一條TCP鏈接兩個端點，TCP鏈接的端點交錯socket服務器
socket=（IP地址：端口號）———>標示了網絡上惟一的一個進程網絡
每一條TCP鏈接被兩個socket（即socket pair）惟一的肯定。socket
TCP鏈接={socket1，socket2}={{IP1,port1}，{IP2，port2}}tcp
二、網絡字節序 ide
1）大端：大端放在該值的起始地址；一個數據的高字節放在起始地址函數
2）小端：小端放在該值的起始地址；一個數據的低字節放在起始地址性能
3）數組：數組元素是按照元素個數開闢完空間，將第一個元素放在低地址，而第一個元素若是是大端，就將其高字節放在元素的起始地址處spa
4）網絡字節序線程
網絡字節序是大端的，讀的時候認爲讀到的第一個字節是高字節；因此小端要轉換成大端
發數據：從低地址——>高地址 ；收數據：從低地址——>高地址
主機字節序——網絡字節序 網絡字節序——主機字節序
三、socket地址的數據類型
各類socket地址結構體的開頭都是相同的,前16位表示整個結構體的長度(並非全部UNIX的實現 都有長度字段,如Linux就沒有),後16位表示地址類型。
四、TCP
幾個須要注意的點：
1）socket中的數據格式是：SOCK_STREAM
2) bind以前須要將容器struct sockaddr_in 進行初始化：
端口號：將主機序列轉成網絡序列；
IP地址：字符串轉成×××
3）int listen(sockfd,backlog) 須要瞭解backlog是什麼意思
listen狀態下能夠監聽多個client,因此能夠backlog個client處於鏈接等待狀態,超過
backlog個的就忽略
4）accept()用於被動等待鏈接，其中有兩個參數須要注意
int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen)
addr:是一個傳出參數，該函數返回時，將client的端口號和IP地址填充進去若是
addr=NULL，表示不關心addr的地址
addrlen:是一個傳入傳出參數，進去的時候是定義的addr結構體的大小，傳出的是實
際client的addr 的大小(有可能實際的小於定義的)
5）client端不須要bind函數去綁定，也不建議bind，可是常規上是能夠bind的
6）connect鏈接的時候填充的是server的地址
代碼1：單server——單client
1）server.c
思考：在客戶端的read函數要有正確的處理
若是read的返回值：大於0，說明讀到數據了，就打印在屏幕上；
等於0，說明服務器沒有再給客戶端發信息，要關閉客戶端
（下面說明這種狀況，服務器先主動關閉後，向客戶端發送FIN，客戶端發送ACK相應，而後客戶端繼續發信息，服務器會以RST響應，這個時候若是客戶端繼續調用read，因爲客戶端已經收到了服務器的FIN，因此read會返回0）
若是客戶端對於read的返回值沒有進行處理，繼續發信息給服務器，這個時候若是客戶端在已經收到RST的狀況下，想要調用write函數，內核會發送一個SIGPIPE信號，來終止進程，因此這個信號也須要捕獲處理
若是在read以前，服務器就崩潰了，read的會阻塞等待，那麼它會等很長時間纔會放棄鏈接
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
const short _PORT=8080;
#define _IP "127.0.0.1"
int main()
{
//1.create socket
int listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(listenfd<0)
{
perror("socket");
return 1;
}
//2.1initial sockaddr_in
struct sockaddr_in local;
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port=htons(_PORT);
local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_IP);
if(bind(listenfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0)
{
perror("bind");
return 2;
}
int ret=listen(listenfd,5);
if(ret<0)
{
perror("listen");
return 3;
}
while(1)
{
struct sockaddr_in peer;
socklen_t len=sizeof(peer);
int fd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)&peer,&len);
if(fd<0)
{
perror("accept");
return 4;
}
else{
char buf[1024];
while(1)
{
memset(buf,'\0',1024);
ssize_t _s=read(fd,buf,sizeof(buf)-1);
if(_s>0)
{
//printf("client# %s",buf);
buf[_s]='\0';
write(fd,buf,sizeof(buf)-1);
printf("client# %s",buf);
// write(fd,buf,sizeof(buf)-1);
}
else if(_s==0)
{
printf("read done ...\n");
break;
}
else{
break;
}
}
close(fd);
break;
}
}
return 0;
}
2)client.c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
const short _PORT=8080;
const char *_IP="127.0.0.1";
int main()
{
//1creat socket
int fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(fd<0)
{
perror("socket");
return 1;
}
struct sockaddr_in remote;
remote.sin_family=AF_INET;
remote.sin_port=htons(_PORT);
remote.sin_addr.s_addr=inet_addr(_IP);
int ret=connect(fd,(struct sockaddr *)&remote,sizeof(remote));
if(ret<0)
{
perror("connect");
return 2;
}
char buf[1024];
while(1)
{
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
printf("Please Enter:\n");
ssize_t _s=read(0,buf,sizeof(buf)-1);
if(_s>0)
{
buf[_s]='\0';
write(fd,buf,strlen(buf));
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
ssize_t _ss=read(fd,buf,sizeof(buf)-1);
if(_ss>0)
{
buf[_ss]='\0';
printf("%s",buf);
}
else
{
break;
}
}
}
return 0;
}
代碼2：用fork子進程實現 單server——多client （client代碼同上，須要修改的只有server端）
總結：
（1）子進程能夠關閉沒必要要的文件描述符或者釋放其餘資源，由於使用fork後，若是子進程不調用exec以使用新的進程空間的話，子進程會複製父進程的進程空間內容，包括數據段等（代碼段是共享的，數據段等採用一種寫時複製的策略來提升性能）。因此沒必要要的資源能夠儘快釋放。
（2）因爲子進程在退出後會成爲殭屍進程，這些信息會遺留在父進程內，因此父進程註冊所監聽的信號及其處理函數（SIGCHLD是子進程退出時向父進程發送的信號，默認狀況下是不採起任何動做，因此咱們須要調用wait或者waitpid來完全清除子進程。）較爲經常使用的信號註冊和信號處理能夠在fork前調用，使得子進程也能夠完成一樣的功能。
（3）最後父進程要關閉已經accept返回的socket文件描述符，由於父進程不處理相應活動，而是交由fork出來的子進程來處理。
（4）使用fork的時候，要注意它對父子進程有執行順序是不作任何限制的（vfork的話會先運行子進程），因此必要的時候可讓進程睡眠或者用消息喚醒。
使用fork會有如下問題：
1 fork是昂貴的，內存映像要從父進程拷貝到子進程，全部描述字要在子進程中複製等等，還有進程的上下文切換開銷。
2 fork子進程後，須要用 進程間通訊IPC 在父子進程之間傳遞信息，特別是fork內的信息。
信號處理函數實現以下：
void sig_child(int signo) //父進程對子進程結束的信號處理
{
pid_t pid;
int stat;
while( (pid=waitpid(-1,&stat,WNOHANG))>0)
printf("child %d terminated\n",pid);
return;
}
這樣一來咱們就能夠應付子進程退出後的殘留信息問題。注意這裏使用waitpid，其中使用WNOHANG參數來防止父進程阻塞在wait上。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
const short _PORT=8080;
#define _IP "127.0.0.1"
int main()
{
int listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(listenfd<0)
{
perror("socket");
return 1;
}
struct sockaddr_in local;
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port=htons(_PORT);
local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_IP);
if(bind(listenfd,(struct sockaddr *)&local,sizeof(local))<0)
{
perror("bind");
return 2;
}
if(listen(listenfd,5)<0)
{
perror("listen");
return 3;
}
while(1)
{
struct sockaddr_in peer;
socklen_t len=sizeof(peer);
int fd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peer,&len);
int id=fork();
if(id==0)
{
close(listenfd);
while(1)
{
char buf[1024];
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
ssize_t _s=read(fd,buf,sizeof(buf)-1);
if(_s>0)
{
buf[_s]='\0';
printf("client#%s\n",buf);
write(fd,buf,sizeof(buf)-1);
}
}
close(fd);
exit(0);
}else{
close(fd);
}
}
return 0;
}
代碼3：用線程實現 單server——多client（client代碼同上）
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
const short _PORT=8080;
#define _IP "127.0.0.1"
void *run(void *arg)
{
char buf[1024];
int fd=(int)arg;
while(1)
{
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
ssize_t _s=read(fd,buf,sizeof(buf)-1);
if(_s>0)
{
buf[_s]='\0';
write(fd,buf,strlen(buf));
printf("client# %s",buf);
}
else if(_s==0)
{
printf("read done...\n");
close(fd);
break;
}
else
break;
}
exit(0);
}
int main()
{
int listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(listenfd<0)
{
perror("socket");
return 1;
}
struct sockaddr_in local;
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port=htons(_PORT);
local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_IP);
if(bind(listenfd,(struct sockaddr *)&local,sizeof(local))<0)
{
perror("bind");
return 2;
}
if(listen(listenfd,5)<0)
{
perror("listen");
return 3;
}
while(1)
{
struct sockaddr_in peer;
socklen_t len=sizeof(peer);
int fd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)&peer,&len);
if(fd>0)
{
pthread_t id;
// int ret=pthread_create(&id,NULL,run,(void *)fd);
int ret=pthread_create(&id,NULL,run,(void*)fd);
if(ret<0)
{
perror("pthread_create");
}
//pthread_detach(id);
}
}
close(listenfd);
return 0;
}
四、關於bind:Address Already in use的解決方案及分析
當./server跑起來./client跑起來
狀況是這個的用netstat -nltp查看tcp服務
這個服務就是server端的服務
這個時候咱們在./server那個終端窗口下輸入 ctl+c
這個時候./server終止屬於四次揮手中主動關閉的那一我的，意味着他在發送最後一個ACK後還要經歷一個time_wait的狀態等待2MSL。
1）若是在關閉以後在./server關閉./client以後當即運行就會發現這個一個現象-------TIME_WAIT
這裏的緣由就是time_wait：須要等待2msl的時間
2）若是隻關閉了./server以後在輸入./server (./client沒有被終止)------FIN_WAIT2
這裏的緣由是隻完成了半關閉，./server一直在等./client關閉
他說綁定的端口已經被佔用了，那是哪一個端口不能用呢，就是第一次socket綁定的8080不能用；
其實咱們想作到的是關閉accept這個鏈接，對於listen的socket並不想關閉；也就是說咱們只不過是不想鏈接了可是咱們仍是須要繼續監聽的，這兩個行爲佔用的端口號相同，可是IP地址不一樣,創建鏈接的時候須要具體的IP地址，而監聽的時候用的IP地址是網絡地址。
這裏用一個函數能夠作到 setsockopt()設置socket描述符的 選項SO_REUSEADDR爲1,表 容許建立端 號相同但IP地址不一樣的多個socket描述符。