linux學習筆記之套接字

 

1、基礎知識。

1：套接字基礎。

　　1，是通訊端點的抽象。

　　2，在UNIX類系統中被看成是一種文件描述符。

　　3，套接字通訊域。

域	描述
AF_INET	IPV4因特網域
AF_INET6	IPV6因特網域
AF_UNIX	UNIX域
AF_UPSPEC	未指定

　　4，套接字類型。

類型	描述
SOCK_DGRAM	固定長度的，無連接的，不可考的報文傳遞
SOCK_RAW	IP協議的數據報接口
SOCK_SEQPACKET	固定長度的，有序的，可靠的，面向鏈接的報文傳遞。
SOCK_STREAM	有序的，可靠的，雙向的，面向鏈接的字節流。

　　5，協議。

協議	描述
IPPROTO_IP	IPv4網際協議
IPPROTO_IPV6	IPv6網際協議
IPPROTO_ICMP	因特網控制報文協議(internet control message protocol)
IPPROTO_RAW	原始IP數據包協議
IPPROTO_TCP	傳輸控制協議
IPPROTO_UDP	用戶數據報協議(user datagram protocol)

　　6，建立一個原始套接字須要root權限。

2：套接字尋址和傳輸。

　　1，在網絡中，進程標識由：計算機網絡地址（找到計算機） + 計算機的端口號（找到特定進程） 組成。

　　2，大端和小端。

　　　　1）大端字節序：最大字節地址上 保存 最低有效字節。

　　　　2）小端字節序：最大字節地址上 保存 最高有效字節。

　　　　3）大部分系統使用小端字節序。但TCP/IP使用大端字節序。

　　3，域名系統( Domain name system,DNS)

　　4，網絡信息服務( Network information service, NIS )

　　5，服務是由地址的端口號部分標示。每一個服務由一個惟一的端口號支持。

　　6，章16的代碼在閱讀結束後，進行嘗試性理解和自編寫。

　　7，當異步IO中由於某種緣由致使讀/寫阻塞，在阻塞條件不存在後，能夠發送SIGIO信號來從新啓用IO。步驟爲：

　　　　1）創建套接字全部權。這樣信號能夠被傳遞到對應的進程。

　　　　2）通知套接字當IO操做不會阻塞時發送信號。

　　8，帶外數據

　　　　1）含義：緊急數據。它有相對普通數據更高的優先級。

　　　　2）部分通訊協議支持此功能。（可選功能）

　　　　3）當有新的緊急數據到來，舊有數據會被覆蓋。

3：套接字選項。

　　1，套接字機制提供了 兩個套接字選項接口：設置選項接口，查詢選項接口。

4：UNIX域套接字。

　　1，IPC的一種：能夠在同一計算機系統上運行的兩個進程之間傳遞打開文件描述符。

　　　　1）用於同一臺計算機的進程通訊。

　　　　2）效率比因特網套接字高。由於它僅複製數據，無協議，無校驗等複雜操做。

　　2，一些實例（未閱讀）。

　　　　1）P508，藉助UNIX域套接字輪詢XSI消息隊列。

　　　　2）P512，將地址綁定到UNIX域套接字。

　　　　3）P518，傳送文件描述符：在兩個進程之間傳送打開文件描述符的技術很是有用。

　　3，sockaddr_un結構體。

　　　　1）能夠將一個地址綁定到UNIX域套接字上。系統會使用該路徑建立一個S_IFSOCK類型的文件。此文件沒法打開。當關閉套接字時，必須顯式的刪除文件。

2、相關函數。

1：套接字。

1 建立一個套接字
　　int socket( int domain, int type, int protocol );
　　// 1 參數protocol：一般爲0。表示使用默認協議。
2 禁止一個套接字IO
　　int shutdown( int sockfd, int how );
　　// 1 參數how：SHUT_RD,SHUT_WR,SHUT_RDWR

 

2：尋址。

1 處理器字節序 和 網絡字節序 的轉換。
　　uint32_t htonl( uint32_t hostint32 );
　　uint16_t htons( uint16_t hostint16 );
　　uint32_t ntohl( uint32_t netint32 );
　　uint16_t ntohl( uint16_t netint16 );
　　// 1 h 主機，n 網絡，l 長整數，s 短整數。
2 地址通用結構體。
　　struct socketaddr
　　{
　　　　sa_family_t    sa_family;    // address family
　　　　char           sa_data[];    // variable-length address
　　　　...
　　}
3 網絡地址的 二進制地址 和 文本字符串 相互轉換
　　const char *inet_ntop( int domain, const void *restrict addr, char *restrict str, socklen_t size );  // 二進制地址 轉換成 文本字符串
　　int inet_pton( int domain, const char *restrict str, void *restrict addr );  // 文本字符串 轉換成 二進制地址。
4 查詢主機信息。
　　struct hostent* gethostent( void );
　　void sethostent( int stayopen );
　　void endhostent( void );
　　struct hostent
　　{
　　　　char    *h_name;       // name of host
　　　　char    **h_aliases;   // pointer to alternate host name array
　　　　int     h_addrtype;    // address type
　　　　int     h_length;      // length in bytes of address
　　　　char    **h_addr_list; // pointer to array of network address
　　　　...
　　}
5 獲取網絡名字 和 網絡編號。
　　struct netent* getnetbyaddr( uint32_t net, int type );
　　struct netent* getnetbyname( const char *name );
　　struct netent* getnetent( void );
　　void setnetent( int stayopen );
　　void endnetent( void );
　　struct netent{
　　　　char     *n_name;     // network
　　　　char　　　**n_aliases; // alternate network name array pointer
　　　　int      n_addrtype;  // address type
　　　　uint32_t n_net        // network number
　　　　...
　　}
6 協議名字和協議編號之間進行映射。
　　struct protoent* getprotobyname( const char *name );
　　struct protoent* getprotobynumber( int proto );
　　struct protoent* getprotoent( void );
　　void setprotoent( int stayopen );
　　void endprotoent( void );
　　struct protoent{
　　　　char     *p_name;      // protocol name
　　　　char     **p_aliases;  // pointer to altername protocol name array
　　　　int      p_proto;      // protocol number
　　　　...
　　}
7 函數getservent順序掃描服務數據庫。
　　struct servent* getservbyname( const char *name, const char *proto );
　　struct servent* getservbyport( int port, const char *proto );
　　struct servent* getservent( void );
　　void setservent( int stayopen );
　　void endservent( void )
　　struct servent{
　　　　char        s_name;      // service name
　　　　char        **s_aliases; // pointer to alternate service name array
　　　　int         s_port;      // port name
　　　　char        *s_proto;    // name of protocol
　　　　...
　　}
8 將主機名和服務名映射到一個地址。
　　int getaddrinfo( const char *restrict host, const char *restrict service, const struct addrinfo *restrict hint, struct addrinfo **restrict res );
　　void freeaddrinfo( struct addrinfo *ai );
　　struct addrinfo{
　　　　int              ai_flags;       // custemize behavior
　　　　int              ai_family;      // address family
　　　　int              ai_socktype;    // socket type
　　　　int              ai_protocol;    // protocol
　　　　socklen_t        ai_addrlen;     // length in bytes of address
　　　　struct sockaddr  *ai_addr;       // address
　　　　char             *ai_canonname;  // canonical name of host
　　　　struct addrinfo  *ai_next;       // next in list
　　　　...
　　}
9 將返回的錯誤碼轉換成錯誤信息
　　consr char *gai_strerror( int error );
10 將地址轉換成 主機名 和 服務名
　　int getnameinfo( const struct sockaddr *restrict addr, socklen_t alen, char *restrict host, socklen_t hostlen, char *restrict service, socklen_t servlen, int flags );

 

3：套接字 和 地址關聯。

1 綁定 關聯地址 和 套接字。
　　int bind( int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len len );
　　// 1 地址必須有效，且格式匹配。
　　// 2 端口通常不小於1024.root權限用戶除外。
　　// 3 通常不容許多重綁定。
2 查找 套接字對應的地址。
　　int getsockname( int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict alenp );
3 找到和套接字鏈接的對等方地址。
　　int getpeername( int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict alenp );
4 (請求服務端)創建鏈接。
　　int connect( int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len );
　　// 1 參數addr：指望通訊的服務器地址。
　　// 2 應用程序必須可以處理connect函數返回的錯誤。
5 (接收信息端)接收鏈接請求。
　　int listen( int sockfd, int backlog );
6 得到鏈接請求，並創建鏈接。
　　int accept( int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len );
　　// 1 返回值：套接字描述符。

 

4：數據傳輸。

1 發送數據。
　　ssize_t send( int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags );  // 套接字必須已經鏈接。
　　// 1 返回成功，僅表明發送成功。接收錯誤不反饋。
　　ssize_t sendto( int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags, const struct sockaddr *destaddr, socklen_t destlen );  // 能夠在無鏈接套接字上發送信息。
　　ssize_t sendmsg( int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags, );  // 能夠指定多重緩衝區傳輸數據。
2 接收數據。
　　ssize_t recv( int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags );  //
　　ssize_t recvfrom( int sockfd, void *restrict buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *restrict addr, socklen *restrict addrlen );  // 獲得數據發送者的原地址
　　ssize_t recvmsg( int sockfd, struct msghdr *msg, int flags );  // 將接收數據送入多個緩衝區

 

5：套接字選項。

1 設置套接字選項。
　　int setsockopt( int sockfd, int level, int option, const void *val, socklen_t len );
　　// 1 參數level：標識選項應用協議。
2 查看當前選項。
　　int getsockopt( int sockfd, int level, int option, void *restrict val, socklen_t *restrict lenp );
　　// 1 參數level：標識選項應用協議。

 

6：帶外數據。

1 TCP中，判斷是否已經到達緊急數據標記位置。
　　int sockarmark( int sockfd );
　　// 1 返回值：1 在標記處，0 不在標記處，-1 出錯

 

7：  UNIX域套接字。

1 建立一對無命名的，相互鏈接的UNIX域套接字。（通常只用於UNIX域。）
　　int socketpair( int domain, int type, int protocol, int sockfd[2] );   // 打開的爲全雙工管道。
　　// 1 返回值：0 成功，-1 出錯。
2 sockaddr_un 結構體。
　　struct sockaddr_un
　　{
　　　　sa_family_t   sun_family;     // AF_UNIX
　　　　char          sun_path[108];  // pathname
　　}   // OS：linux and solaris。 Head file name is "sys/un.h";

 

 三