UNIX中的套接字網(wǎng)絡(luò)編程接口課件

UNIX中的套接字網(wǎng)路編程介面

2.1.1問題的提出站在應(yīng)用程式實(shí)現(xiàn)的角度，應(yīng)用程式如何方便地使用協(xié)議棧軟體進(jìn)行通信呢？如果能在應(yīng)用程式與協(xié)議棧軟體之間提供一個(gè)軟體介面，就可以方便客戶與伺服器軟體的編程。2.1UNIX套接字網(wǎng)路編程介面的產(chǎn)生與發(fā)展

套接字應(yīng)用程式編程介面是網(wǎng)路應(yīng)用程式通過網(wǎng)路協(xié)議棧進(jìn)行通信時(shí)所使用的介面，即應(yīng)用程式與協(xié)議棧軟體之間的介面，簡稱套接字編程介面(SocketAPI)。它定義了應(yīng)用程式與協(xié)議棧軟體進(jìn)行交互時(shí)可以使用的一組操作，決定了應(yīng)用程式使用協(xié)議棧的方式、應(yīng)用程式所能實(shí)現(xiàn)的功能、以及開發(fā)具有這些功能的程式的難度。

加州大學(xué)伯克利(Berkley)分校開發(fā)並推廣了一個(gè)包括TCP/IP互聯(lián)協(xié)議的UNIX，稱為BSDUNIX（BerkeleySoftwareDistributionUNIX）操作系統(tǒng)，套接字編程介面是這個(gè)操作系統(tǒng)的一個(gè)部分。後來的許多操作系統(tǒng)並沒有另外搞一套其他的編程介面，而是選擇了對(duì)於套接字編程介面的支持。由於這個(gè)套接字規(guī)範(fàn)最早是由Berkeley大學(xué)開發(fā)的，一般將它稱為BerkeleySockets規(guī)範(fàn)。2.1.2套接字編程介面的起源與應(yīng)用

要想實(shí)現(xiàn)套接字編程介面，可以採用兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中增加相應(yīng)的軟體來實(shí)現(xiàn)，一種是通過開發(fā)操作系統(tǒng)之外的函數(shù)庫來實(shí)現(xiàn)。

2.1.3套接字編程介面的兩種實(shí)現(xiàn)方式

UNIX操作系統(tǒng)對(duì)檔和所有其他的輸入/輸出設(shè)備採用一種統(tǒng)一的的操作模式，就是“打開-讀-寫-關(guān)閉”（open-read-write-close）的I/O模式。當(dāng)TCP/IP協(xié)議被集成到UNIX內(nèi)核中的時(shí)候，相當(dāng)於在UNIX系統(tǒng)中引入了一種新型的I/O操作，就是應(yīng)用程式通過網(wǎng)路協(xié)議棧來交換數(shù)據(jù)。

2.1.4套接字通信與UNIX操作系統(tǒng)的輸入/輸出

在UNIX系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，套接字是完全與其他I/O集成在一起的。操作系統(tǒng)和應(yīng)用程式都將套接字編程介面也看作一種輸入/輸出機(jī)制。但是，用戶進(jìn)程與網(wǎng)路協(xié)議的交互作用實(shí)際要比用戶進(jìn)程與傳統(tǒng)的I/O設(shè)備相互作用要複雜得多。

其次，使用套接字的應(yīng)用程式必須說明許多細(xì)節(jié)。僅僅提供open、read、write、close四個(gè)過程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為避免單個(gè)套接字函數(shù)參數(shù)過多，套接字編程介面的設(shè)計(jì)者定義了多個(gè)函數(shù)。2.2套接字編程的基本概念

套介面是對(duì)網(wǎng)路中不同主機(jī)上應(yīng)用進(jìn)程之間進(jìn)行雙向通信的端點(diǎn)的抽象，一個(gè)套介面就是網(wǎng)路上進(jìn)程通信的一端，提供了應(yīng)用層進(jìn)程利用網(wǎng)路協(xié)議棧交換數(shù)據(jù)的機(jī)制。

圖2.1電插座與電話插座的作用2.2.1什麼是套接字（SOCKET）

我們應(yīng)當(dāng)從多個(gè)層面來理解套接字這個(gè)概念的內(nèi)涵。從套接字所處的地位來講，套接字上聯(lián)應(yīng)用進(jìn)程，下聯(lián)網(wǎng)路協(xié)議棧，是應(yīng)用程式通過網(wǎng)路協(xié)議棧進(jìn)行通信的介面，是應(yīng)用程式與網(wǎng)路協(xié)議棧進(jìn)行交互的介面。圖2.2應(yīng)用進(jìn)程、套介面、網(wǎng)路協(xié)議棧及操作系統(tǒng)的關(guān)係

從實(shí)現(xiàn)的角度來講，非常複雜。套接字是一個(gè)複雜的軟體機(jī)構(gòu)，包含了一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含許多選項(xiàng)，由操作系統(tǒng)內(nèi)核管理。從使用的角度來講，非常簡單。對(duì)於套接字的操作形成了一種網(wǎng)路應(yīng)用程式的編程介面（API）。本書把這一套操作套接字的編程介面函數(shù)稱作套接字編程介面，套接字是它的操作對(duì)象。總之，套接字是網(wǎng)路通信的基石。

2.2.2套接字的特點(diǎn)1．通信域

接字存在於通信域中，通信域是為了處理一般的進(jìn)程通過套接字通信而引入的一種抽象概念，套接字通常只和同一域中的套接字交換數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)交換要穿越域的邊界，就一定要執(zhí)行某種解釋程式?，F(xiàn)在，僅僅針對(duì)Internet域，並且使用Internet協(xié)議族（即TCP/IP協(xié)議族）來通信。2．套接字具有三種類型每一個(gè)正被使用的套接字都有它確定的類型，只有相同類型的套接字才能相互通信。（1）數(shù)據(jù)報(bào)套接字（DatagramSOCKET）數(shù)據(jù)報(bào)套接字提供無連接的不保證可靠的獨(dú)立的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)。在Internet通信域中，數(shù)據(jù)報(bào)套接字使用UDP數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議形成的進(jìn)程間通路，具有UDP協(xié)議為上層所提供的服務(wù)的所有特點(diǎn)。圖2.3在Internet通信域中，數(shù)據(jù)報(bào)套接字基於UDP協(xié)議

（2）流式套接字（StreamSOCKET）流式套接字提供雙向的、有序的、無重複的、無記錄邊界的可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)。在Internet通信域中，流式套接字使用TCP協(xié)議形成的進(jìn)程間通路，具有TCP協(xié)議為上層所提供的服務(wù)的所有特點(diǎn)，在使用流式套接字傳輸數(shù)據(jù)之前，必須在數(shù)據(jù)的發(fā)送端和接收端之間建立連接，如圖2.4所示。

圖2.4在Internet通信域中，流式套接字基於TCP協(xié)議（3）原始式套接字（RAWSOCKET）

原始式套接字允許對(duì)較低層次的協(xié)議，如IP、ICMP直接訪問，用於檢驗(yàn)新的協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。3．套接字由應(yīng)用層的通信進(jìn)程創(chuàng)建，並為其服務(wù)就是說，每一個(gè)套接字都有一個(gè)相關(guān)的應(yīng)用進(jìn)程，操作該套接字的代碼是該進(jìn)程的組成部分。4．使用確定的IP地址和傳輸層端口號(hào)

往往在生成套接字的描述符後，要將套接字與電腦上的特定的IP地址和傳輸層端口號(hào)相關(guān)聯(lián)，這個(gè)過程稱為綁定。一個(gè)套介面要使用一個(gè)確定的三元組網(wǎng)絡(luò)地址資訊，才能使它在網(wǎng)路中唯一地被標(biāo)識(shí)。（1）不管是採用對(duì)等模式或者客戶機(jī)/伺服器模式，通信雙方的應(yīng)用程式都需要開發(fā)。（2）雙方所交換數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和交換數(shù)據(jù)的順序有特定的要求，不符合現(xiàn)在成熟的應(yīng)用層協(xié)議，甚至需要自己去開發(fā)應(yīng)用層協(xié)議，自己設(shè)計(jì)最適合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和資訊交換規(guī)程。

2.2.3套接字的應(yīng)用場合2.2.4套接字使用的數(shù)據(jù)類型和相關(guān)的問題1．三種表示套接字地址的結(jié)構(gòu)在套接字編程介面中，專門定義了三種結(jié)構(gòu)型的數(shù)據(jù)類型，用來存儲(chǔ)協(xié)議相關(guān)的網(wǎng)路地址，在套接字編程介面的函數(shù)調(diào)用中要用到它們。（1）sockaddr結(jié)構(gòu)，針對(duì)各種通信域的套接字，存儲(chǔ)它們的地址資訊。struct

sockaddr{unsignedshortsa_family;//地址家族charsa_data;//協(xié)議地址}

（2）sockaddr_in結(jié)構(gòu)，專門針對(duì)Internet通信域，存儲(chǔ)套接字相關(guān)的網(wǎng)路地址資訊，例如IP地址，傳輸層端口號(hào)等資訊。struct

sockaddr_in{shortintsin_family;//地址家族unsignedshortintsin_port;//端口號(hào)struct

in_addr

sin_addr;//IP地址unsignedcharsin_zero[8];//全為0}

（3）in_addr結(jié)構(gòu)，專門用來存儲(chǔ)IP地址。Struct

in_addr{Unsignedlongs_addrl;}（4）這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一般用法：首先，定義一個(gè)Sockaddr_in的結(jié)構(gòu)實(shí)例，並將它清零。比如：struct

sockaddr_in

myad;memset(&myad,0,sizeof(structsockaddr_in));

然後，為這個(gè)結(jié)構(gòu)賦值，比如：myad.sin_family=AF_INET;

myad.sin_port=htons(8080);

myad.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR-ANY);第三步：在函數(shù)調(diào)用中使用時(shí)，將這個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為sockaddr類型。如：accept(listenfd,(sockaddr*)(&myad),&addrlen);

2．本機(jī)位元組順序和網(wǎng)路位元組順序在具體電腦中的多位元組數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)順序，稱為本機(jī)位元組順序。多位元組數(shù)據(jù)在網(wǎng)路協(xié)議報(bào)頭中的存儲(chǔ)順序，稱為網(wǎng)路位元組順序。

網(wǎng)路應(yīng)用程式要在不同的電腦中運(yùn)行，本機(jī)位元組順序是不同的，但是，網(wǎng)路位元組順序是一定的。所以，應(yīng)用程式在編程的時(shí)候，在把IP地址和端口號(hào)裝入套接字的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)把它們從本機(jī)位元組順序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)路位元組順序；相反，在本機(jī)輸出時(shí)，應(yīng)將它們從網(wǎng)路位元組順序轉(zhuǎn)換為本機(jī)位元組順序。

套接字編程介面特為解決這個(gè)問題設(shè)置了四個(gè)函數(shù)：htons()短整數(shù)本機(jī)順序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)路順序，用於端口號(hào)。htonl()長整數(shù)本機(jī)順序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)路順序，用於IP地址。ntohs()短整數(shù)網(wǎng)路順序轉(zhuǎn)換為本機(jī)順序，用於端口號(hào)。ntohl()長整數(shù)網(wǎng)路順序轉(zhuǎn)化為本機(jī)順序，用於IP地址。這四個(gè)函數(shù)將被轉(zhuǎn)換的數(shù)值作為函數(shù)的參數(shù)，函數(shù)返回值是轉(zhuǎn)換後的結(jié)果。

3．點(diǎn)分十進(jìn)位的IP地址的轉(zhuǎn)換在因特網(wǎng)中，IP地址常常用點(diǎn)分十進(jìn)位的表示方法，但在套接字中，IP地址是無符號(hào)的長整型數(shù)，套接字編程介面設(shè)置了兩個(gè)函數(shù)，專門用於兩種形式的IP地址的轉(zhuǎn)換。（1）inet-addr函數(shù)

unsignedlonginet-addr(constchar*cp)入口參數(shù)cp：點(diǎn)分十進(jìn)位形式的IP地址。返回值：網(wǎng)路位元組順序的IP地址，是無符號(hào)的長整數(shù)，（2）inet_ntoa函數(shù)char*inet_ntoa(struct

in_addrin)入口參數(shù)in：包含長整型IP地址的in_addr

結(jié)構(gòu)變數(shù)，返回值：指向點(diǎn)分十進(jìn)位IP地址的字串的指針。

通常，我們使用功能變數(shù)名稱來標(biāo)識(shí)站點(diǎn)，可以將文字型的主機(jī)功能變數(shù)名稱直接轉(zhuǎn)換成IP地址，struct

hostent*

gethodtbyname(constchar*name);入口參數(shù)：是站點(diǎn)的主機(jī)功能變數(shù)名稱字串，返回值：是指向hostent

結(jié)構(gòu)的指針，hostent結(jié)構(gòu)包含主機(jī)名，主機(jī)別名數(shù)組，返回地址的類型（一般是AF-INET），地址長度的位元組數(shù)，已符合網(wǎng)路位元組順序的主機(jī)網(wǎng)路地址等。

4．功能變數(shù)名稱服務(wù)

2.3面向連接的套接字編程2.3.1套接字的工作過程2.3.2UNIX套接字編程介面的系統(tǒng)調(diào)用1．創(chuàng)建套接字SOCKET()SOCKET過程創(chuàng)建一個(gè)套接字並返回一個(gè)整型描述符：intSOCKET(int

Protofamily,intType,intProtocol);

2．綁定套接字到指定的地址BIND()

intBIND(int

Sockfd,struct

sockaddr*

My_addr,int

Addrlen);

3．啟動(dòng)監(jiān)聽Listen()

intLISTEN(int

Sockfd,int

Queuesize);舉例：LISTEN(Sockfe,10);

圖2.6監(jiān)聽套接字使用緩衝區(qū)接納多個(gè)客戶端的連接請(qǐng)求

4．接收連接請(qǐng)求ACCEPT()intACCEPT(int

Sockfd,struct

sockaddr*

Addr,int*

addrlen);舉例：int

clientfd;//定義回應(yīng)套接字描述符變數(shù)int

addrler=sizeof(sockaddr);//獲得套接字地址結(jié)構(gòu)長度。struct

sockaddr_in

cltsockaddr;//定義用於返回客戶端地址的結(jié)構(gòu)。clientfd=ACCEPT(listenfd,(sockaddr*)(&cltsockaddr),&addrlen);//接收客戶連接請(qǐng)求

5．請(qǐng)求建立連接CONNECT()intCONNECT(int

Sockfd,struct

sockaddr*

Service_addr,int

Addrlen);舉例：if(CONNECT(sockfd,(struct

sockaddr*)(&serv_addr),sizeof(struct

sockaddr))<0){報(bào)錯(cuò)，並退出}

6．讀/寫套接字READ()和WRITE()intREAD(int

sockfd,void*buffer,int

len);intWRITE(int

sockfd,void*buffer,int

len)

7．向套接字發(fā)送SEND()和從套接字接收RECV()

intSEND(int

sockfd,char*buf,int

len,intflags);intRECV(int

sockfd,char*buf,int

len,intflags);

8．關(guān)閉套接字CLOSE()

intCLOSE(int

sockfd);2.3.3面向連接的套接字編程實(shí)例1．實(shí)例的功能伺服器對(duì)來訪的客戶計(jì)數(shù)，並向客戶報(bào)告這個(gè)計(jì)數(shù)值?？蛻艚⑴c伺服器的一個(gè)連接並等待它的輸出。每當(dāng)連接請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，伺服器生成一個(gè)可列印的ASCII串資訊，將它在連接上發(fā)回，然後關(guān)閉連接?？蛻麸@示收到的資訊，然後退出。

例如，對(duì)於伺服器接收的第10次客戶連接請(qǐng)求，該客戶將收到並列印如下資訊：Thisserverhasbeencontacted10times.2．實(shí)例程式的命令行參數(shù)實(shí)例是UNIX環(huán)境下的C程式，客戶和服務(wù)器程式在編譯後，均以命令行的方式執(zhí)行。伺服器程式執(zhí)行時(shí)可以帶一個(gè)命令行參數(shù)，是用來接受請(qǐng)求的監(jiān)聽套接字的協(xié)議端口號(hào)。這個(gè)參數(shù)是可選的。如果不指定端口號(hào)，代碼將使用程式內(nèi)定的缺省端口號(hào)5188。

客戶程式執(zhí)行時(shí)可以帶兩個(gè)命令行參數(shù)：一個(gè)是伺服器所在電腦的主機(jī)名，另一個(gè)是伺服器監(jiān)聽的協(xié)議端口號(hào)。這兩個(gè)參數(shù)都是可選的。如果沒有指定協(xié)議端口號(hào)，客戶使用程式內(nèi)定的缺省值5188。如果一個(gè)參數(shù)也沒有，客戶使用缺省端口和主機(jī)名localhost，localhost是映射到客戶所運(yùn)行的電腦的一個(gè)別名。允許客戶與本地機(jī)上的伺服器通信，對(duì)調(diào)試是很有用的。3．客戶程式代碼/*----------------------------------------------------*程式：client.c*目的：創(chuàng)建一個(gè)套接字，通過網(wǎng)路連接一個(gè)伺服器，並列印來自伺服器的資訊*語法：client[host[port]]*host-運(yùn)行伺服器的電腦的名字*port-伺服器監(jiān)聽套接字所用協(xié)議端口號(hào)*注意：兩個(gè)參數(shù)都是可選的。如果未指定主機(jī)名，客戶使用localhost；如果未指定端口號(hào)，*客戶將使用PROTOPORT中給定的缺省協(xié)議端口號(hào)*----------------------------------------------------*/

#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>/*UNIX下，套接字的相關(guān)包含檔。*/#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<netdb.h>#include<stdio.h>#include<string.h>

#definePROTOPORT5188/*缺省協(xié)議端口號(hào)*/externint

errno;charlocalhost=“l(fā)ocalhost”;/*缺省主機(jī)名*/

main(argc,argv)int

argc;char*argv[];{struct

hostent

*ptrh;/*指向主機(jī)列表中一個(gè)條目的指針*/struct

sockaddr_in

servaddr;/*存放伺服器端網(wǎng)路地址的結(jié)構(gòu)*/int

sockfd;/*客戶端的套接字描述符*/int port;/*伺服器端套接字協(xié)議端口號(hào)*/char*host;/*伺服器主機(jī)名指針*/intn;/*讀取的字元數(shù)*/charbuf[1000];/*緩衝區(qū)，接收伺服器發(fā)來的數(shù)據(jù)*/

memset((char*)&servaddr,0,sizeof(servaddr));/*清空sockaddr結(jié)構(gòu)*/servaddr.sin_family=AF_INET;/*設(shè)置為因特網(wǎng)協(xié)議族*/

/*檢查命令行參數(shù)，如果有，就抽取端口號(hào)。否則使用內(nèi)定的缺省值*/if(argc>2){port=atoi(argv[2]);/*如果指定了協(xié)議端口，就轉(zhuǎn)換成整數(shù)*/}else{port=PROTOPORT;/*否則，使用缺省端口號(hào)*/}if(port>0)/*如果端口號(hào)是合法的數(shù)值，就將它裝入網(wǎng)路地址結(jié)構(gòu)*/

servaddr.sin_port=htons((u_short)port);else{/*否則，列印錯(cuò)誤資訊並退出*/fprintf(stderr,”badportnumber%s\n”,argv[2]);exit(1);}

/*檢查主機(jī)參數(shù)並指定主機(jī)名*/if(argc>1){host=argv[1];/*如果指定了主機(jī)名參數(shù)，就使用它*/}else{host=localhost;/*否則，使用缺省值*/}

/*將主機(jī)名轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的IP地址並複製到servaddr

結(jié)構(gòu)中*/ptrh=gethostbyname(host);/*從伺服器主機(jī)名得到相應(yīng)的IP地址*/if((char*)ptrh==null){/*檢查主機(jī)名的有效性，無效則退出*/fprintf(stderr,”invalidhost:%s\n”,host);exit(1);}memcpy(&servaddr.sin_addr,ptrh->h_addr,ptrh->h_length);

/*創(chuàng)建一個(gè)套接字*/sockfd=SOCKET(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sockfd<0){fprintf(stderr,”socketcreationfailed\n”);exit(1);}

/*請(qǐng)求連接到伺服器*/if(connect(sockfd,(struct

sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0){fprintf(stderr,”connectfailed\n”)；/*連接請(qǐng)求被拒絕，報(bào)錯(cuò)並退出*/exit(1);}

/*從套接字反復(fù)讀數(shù)據(jù)，並輸出到用戶螢?zāi)簧?/n=recv(sockfd,buf,sizeof(buf),0);while(n>0){write(1,buf,n);n=recv(sockfd,buf,sizeof(buf),0);}

/*關(guān)閉套接字*/closesocket(sockfd);

/*終止客戶程式*/exit(0);}

4．伺服器實(shí)例代碼/*------------------------------------------*程式：server.c*目的：分配一個(gè)套接字，然後反復(fù)執(zhí)行如下幾步：*（1）等待客戶的下一個(gè)連接*（2）發(fā)送一個(gè)短消息給客戶*（3）關(guān)閉與客戶的連接*（4）轉(zhuǎn)向（1）步*命令行語法：server[port]*port–伺服器端監(jiān)聽套接字使用的協(xié)議端口號(hào)*注意：端口號(hào)可選。如果未指定端口號(hào)，伺服器使用PROTOPORT中指定的缺省*端口號(hào)*-----------------------------------------------*/

#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<netdb.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#definePROTOPORT5188/*監(jiān)聽套接字的缺省協(xié)議端口號(hào)*/#define QLEN6/*監(jiān)聽套接字的請(qǐng)求佇列大小*/intvisits=0;/*對(duì)於客戶連接的計(jì)數(shù)*/

main(argc,argc)int

argc;char*argv[];{struct

hostent

*ptrh;/*指向主機(jī)列表中一個(gè)條目的指針*/struct

sockaddr_in

servaddr;/*存放伺服器網(wǎng)路地址的結(jié)構(gòu)*/struct

sockaddr_in

clientaddr;/*存放客戶網(wǎng)路地址的結(jié)構(gòu)*/int

listenfd; /*監(jiān)聽套接字描述符*/int

clientfd; /*回應(yīng)套接字描述符*/intport;/*協(xié)議端口號(hào)*/int

alen;/*地址長度*/charbuf[1000];/*供伺服器發(fā)送字串所用的緩衝區(qū)*/

memset((char*)&servaddr,0,sizeof(servaddr));/*清空sockaddr結(jié)構(gòu)*/servaddr.sin_family=AF_INET;/*設(shè)置為因特網(wǎng)協(xié)議族*/servaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;/*設(shè)置本地IP地址*/

/*檢查命令行參數(shù)，如果指定了，就是用該端口號(hào)，否則使用缺省端口號(hào)*/if(argc>1){port=atoi(argv[1]);/*如果指定了端口號(hào)，就將它轉(zhuǎn)換成整數(shù)*/}else{port=PROTOPORT;/*否則，使用缺省端口號(hào)*/}

if(port>0)/*測試端口號(hào)是否合法*/servaddr.sin_port=htons((u_short)port);else{/*列印錯(cuò)誤資訊並退出*/fprintf(stderr,”badport number%s\n”,argv[1]);exit(1);}

/*創(chuàng)建一個(gè)用於監(jiān)聽的流式套接字*/listenfd=SOCKET(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(listenfd<0){fprintf(stderr,“socketcreationfailed\n”);exit(1);}

/*將本地地址綁定到監(jiān)聽套接字*/if(bind(listenfd,(struct

sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0){fprintf(stderr,”bindfailed\n”);exit(1);}

/*開始監(jiān)聽，並指定監(jiān)聽套接字請(qǐng)求佇列的長度*/if(listen(listenfd,QLEN)<0){fprintf(stderr,”listenfiled\n”);exit(1);}

/*伺服器主迴圈—接受和處理來自客戶端的連接請(qǐng)求*/while(1){alen=sizeof(clientaddr);/*接受客戶端連接請(qǐng)求，並生成回應(yīng)套接字*/if((clientfd=accept(listenfd,(struct

sockaddr*)&clientaddr,&alen))<0){fprintf(stderr,“acceptfailed\n”);exit(1);}visits++;/*累加訪問的客戶數(shù)*/sprintf(buf,“thisserverhasbeencontacted%dtime\n”,visits);send(clientfd,buf,strlen(buf),0);/*向客戶端發(fā)送資訊*/closesocket(clientfd);/*關(guān)閉回應(yīng)套接字*/}}

關(guān)於阻塞的問題

圖2.7伺服器進(jìn)程因調(diào)用ACCEPT()而被阻塞

2.3.4進(jìn)程的阻塞問題和對(duì)策

1．什麼是阻塞阻塞是指一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行了一個(gè)函數(shù)或者系統(tǒng)調(diào)用，該函數(shù)由於某種原因不能立即完成，因而不能返回調(diào)用它的進(jìn)程，導(dǎo)致進(jìn)程受控於這個(gè)函數(shù)而處於等待的狀態(tài)，進(jìn)程的這種狀態(tài)稱為阻塞。圖2.8RECV()函數(shù)的兩種執(zhí)行方式

2．能引起阻塞的套接字調(diào)用在Berkeley套接字網(wǎng)路編程介面的模型中，套接字的默認(rèn)行為是阻塞的，具體地說，在一定情況下，有多個(gè)操作套接字的系統(tǒng)調(diào)用會(huì)引起進(jìn)程阻塞。（1）ACCEPT()（2）READ()、RECV()和READFORM()（3）WRITE()、SEND()和SENDTO()（4）CONNECT()（5）SELECT()（6）CLOSESOCKET()

3．阻塞工作模式帶來的問題採用阻塞工作模式的單進(jìn)程伺服器是不能很好地同時(shí)為多個(gè)客戶服務(wù)的。圖2.9是一個(gè)例子。

圖2.9採用阻塞工作模式的伺服器不能很好地為多個(gè)客戶服務(wù)

4．一種解決方案

利用UNIX操作系統(tǒng)的FORK()系統(tǒng)調(diào)用，編制多進(jìn)程併發(fā)執(zhí)行的伺服器程式?？梢詣?chuàng)建子進(jìn)程。對(duì)於每一個(gè)客戶端，用一個(gè)專門的進(jìn)程為它服務(wù)，通過進(jìn)程的併發(fā)執(zhí)行，來實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)客戶的併發(fā)服務(wù)。基本的編程框架是：父進(jìn)程代碼If((pid=FORK())==0){…….子進(jìn)程代碼........}elseif(pid<0){報(bào)錯(cuò)資訊}父進(jìn)程代碼

舉例：#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<stdio.h>#include<arpa/inet.h>

voidmain(int

argc,char**argv){int

listenfd,clientfd,pid;struct

sockaddr_in

ssockaddr,csockaddr;charbuffer[1024];int

addrlen,n;

/*創(chuàng)建監(jiān)聽套接字*/listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(listenfd<0){fprintf(stderr,"socketerror!\n");exit(1);}

/*為監(jiān)聽套接字綁定網(wǎng)路地址*/memset(&ssockaddr,0,sizeof(structsockaddr_in));ssockaddr.sin_family=AF_INET;ssockaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);ssockaddr.sin_port=htons(8080);if(bind(listenfd,&ssockaddr,sizeof(struct

sockaddr_in))<0){fprintf(stderr,"binderror!\n");exit(2);}

/*啟動(dòng)套接字的監(jiān)聽*/listen(listenfd,5);addrlen=sizeof(sockaddr);

/*伺服器進(jìn)入迴圈，接受並處理來自不同客戶端的連接請(qǐng)求*/while(1){clientfd=accept(listenfd,(sockaddr*)(&csockaddr),&addrlen);/*accept調(diào)用返回時(shí)，表明有客戶端請(qǐng)求連接，創(chuàng)建子進(jìn)程處理連接*/If((pid=FORK())==0){/*顯示客戶端的網(wǎng)路地址*/printf("ClientAddr:%s%d\n",inet_ntoa(csockaddr.sin_addr),ntohs(csockaddr.sin_port));/*讀取客戶端發(fā)送來的數(shù)據(jù)，在將它們返回到客戶端*/while((n=read(clientfd,buffer,1024))>0){buffer[n]=0;printf("ClientSend:%s",buffer);write(clientfd,buffer,n);}if(n<0){fprintf(stderr,"readerror!\n");exit(3);}

/*通信完畢，關(guān)閉與這個(gè)客戶連接的套接字*/printf("clent%sclosed!\n",inet_ntoa(csockaddr.sin_addr));close(clientfd);exit(1);}elseif(pid<0)printf("forkfailed!\n");close(clientfd);}close(listenfd);/*關(guān)閉監(jiān)聽套接字*/}

2.4無連接的套接字編程2.4.1無連接的套接字編程的兩種模式使用數(shù)據(jù)報(bào)套接字開發(fā)網(wǎng)路應(yīng)用程式，既可以採用客戶/伺服器模式，也可以採用對(duì)等模式。圖2.10對(duì)等模式的數(shù)據(jù)報(bào)套接字的編程模型

1．對(duì)等模式

2．客戶/伺服器模式

圖2.11C/S模式的數(shù)據(jù)報(bào)套接字的編程模型

2.4.2兩個(gè)專用的系統(tǒng)調(diào)用1．發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)SENDTO()intSENDTO(int

sockfd,constvoid*msg,int

len,unsignedintflags,struct

sockaddr*to,int

tolen);

2．接收數(shù)據(jù)報(bào)RECVFROM()intRECVFROM(int

sockfd,void*buf,int

len,unsignedintflags,struct

sockaddr*from,int*

fromlen)

2.4.3數(shù)據(jù)報(bào)套接字的對(duì)等模式編程實(shí)例聊天程式#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<error.h>#include<sys/socket.h>#include<arpa/inet.h>#include<stdio.h>

/*中斷處理過程*/voidint_proc(int

signo){}

voidmain(int

argc,char**argv){struct

sockaddr_in

daddr,saddr,cmpaddr;int

sockfd;inttimer=3;charbuffer[1024];int

addrlen,n;

/*判斷用戶輸入的命令行是否正確，如果有錯(cuò)，提示用法*/if(argc!=5){printf("用法：%s目的IP目的端口源IP源端口\n",argv[0]);exit(0);}

/*設(shè)定中斷處理函數(shù)，並設(shè)置時(shí)間限制*/signal(SIGALRM,int_proc);alarm(timer);

/*建立數(shù)據(jù)報(bào)套接字*/sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if