飛凌嵌入式ElfBoard ELF 1板卡-網(wǎng)絡(luò)編程示例之socket編程

理解socket

套接字(socket)屬于糟糕的翻譯，因為它太生僻。“套接”生活中用得少，加個“字”，成了套接字。當你學了socket以后，你還是很難將名字與它的意思聯(lián)系起來。香港翻譯成：網(wǎng)路插座 感覺貼近一些

socket編程流程

socket編程就是套路，很多代碼都是可重用的。而且步驟很固定，下面給出一個流程(事實上網(wǎng)絡(luò)編程就是按照這個流程來的,希望大家能記住這個)。

函數(shù)順序

大家只要牢記這一流程去操作,那么進行簡單的單道程序設(shè)計是很簡單的,也就是我們常說的一對一的服務(wù)器和客戶端得關(guān)系。如果你想要創(chuàng)建一個服務(wù)器同時連接多個客戶端的話就要去了解 多進程或者多線程了。但是這個效率并不是很高，這樣一直開下去負擔是很大的，所以就會有高并發(fā)。大家可以先學習函數(shù)順序，多進程、高并發(fā)等概念等將來深入之后再回過來了解。

套接字函數(shù)

（一）創(chuàng)建套接字-socket()

應(yīng)用程序在使用套接字前，首先必須擁有一個套接字，系統(tǒng)調(diào)用socket()向應(yīng)用程序提供創(chuàng)建套接字的手段。

其調(diào)用格式如下：

SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int protocol);

該調(diào)用要接收三個參數(shù)：af、type、protocol。參數(shù)af指定通信發(fā)生的區(qū)域：AF_UNIX、AF_INET、AF_NS等，而DOS、WINDOWS中僅支持AF_INET，它是網(wǎng)際網(wǎng)區(qū)域。因此，地址族與協(xié)議族相同。參數(shù)type 描述要建立的套接字的類型。

這里分三種：

（1）一是TCP流式套接字(SOCK_STREAM)提供了一個面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)無差錯、無重復(fù)地發(fā)送，且按發(fā)送順序接收。內(nèi)設(shè)流量控制，避免數(shù)據(jù)流超限；數(shù)據(jù)被看作是字節(jié)流，無長度限制。文件傳送協(xié)議（FTP）即使用流式套接字。

（2）二是數(shù)據(jù)報式套接字(SOCK_DGRAM)提供了一個無連接服務(wù)。數(shù)據(jù)包以獨立包形式被發(fā)送，不提供無錯保證，數(shù)據(jù)可能丟失或重復(fù)，并且接收順序混亂。網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）使用數(shù)據(jù)報式套接字。

（3）三是原始式套接字(SOCK_RAW)該接口允許對較低層協(xié)議，如IP、ICMP直接訪問。常用于檢驗新的協(xié)議實現(xiàn)或訪問現(xiàn)有服務(wù)中配置的新設(shè)備。

參數(shù)protocol說明該套接字使用的特定協(xié)議，如果調(diào)用者不希望特別指定使用的協(xié)議，則置為0，使用默認的連接模式。根據(jù)這三個參數(shù)建立一個套接字，并將相應(yīng)的資源分配給它，同時返回一個整型套接字號。因此，socket()系統(tǒng)調(diào)用實際上指定了相關(guān)五元組中的“協(xié)議”這一元。

（二）指定本地地址-bind()

當一個套接字用socket()創(chuàng)建后，存在一個名字空間(地址族)，但它沒有被命名。bind()將套接字地址（包括本地主機地址和本地端口地址）與所創(chuàng)建的套接字號聯(lián)系起來，即將名字賦予套接字，以指定本地半相關(guān)。

其調(diào)用格式如下：

int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);

參數(shù)s是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符(套接字號)。參數(shù)name 是賦給套接字s的本地地址（名字），其長度可變，結(jié)構(gòu)隨通信域的不同而不同。namelen表明了name的長度。如果沒有錯誤發(fā)生，bind()返回0。否則返回SOCKET_ERROR。

（三）建立套接字連接-connect()與accept()

這兩個系統(tǒng)調(diào)用用于完成一個完整相關(guān)的建立，其中connect()用于建立連接。accept()用于使服務(wù)器等待來自某客戶進程的實際連接。

（1）connect()的調(diào)用格式如下：

int PASCAL FAR connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);

參數(shù)s是欲建立連接的本地套接字描述符。參數(shù)name指出說明對方套接字地址結(jié)構(gòu)的指針。對方套接字地址長度由namelen說明。如果沒有錯誤發(fā)生，connect()返回0。否則返回值SOCKET_ERROR。在面向連接的協(xié)議中，該調(diào)用導(dǎo)致本地系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間連接實際建立。由于地址族總被包含在套接字地址結(jié)構(gòu)的前兩個字節(jié)中，并通過socket()調(diào)用與某個協(xié)議族相關(guān)。因此bind()和connect()無須協(xié)議作為參數(shù)。

（2）accept()的調(diào)用格式如下：

SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, int FAR* addrlen);

參數(shù)s為本地套接字描述符，在用做accept()調(diào)用的參數(shù)前應(yīng)該先調(diào)用過listen()。addr 指向客戶方套接字地址結(jié)構(gòu)的指針，用來接收連接實體的地址。addr的確切格式由套接字創(chuàng)建時建立的地址族決定。addrlen 為客戶方套接字地址的長度（字節(jié)數(shù)）。如果沒有錯誤發(fā)生，accept()返回一個SOCKET類型的值，表示接收到的套接字的描述符。否則返回值INVALID_SOCKET。

accept()用于面向連接服務(wù)器。參數(shù)addr和addrlen存放客戶方的地址信息。調(diào)用前，參數(shù)addr 指向一個初始值為空的地址結(jié)構(gòu)，而addrlen 的初始值為0；調(diào)用accept()后，服務(wù)器等待從編號為s的套接字上接受客戶連接請求，而連接請求是由客戶方的connect()調(diào)用發(fā)出的。當有連接請求到達時，accept()調(diào)用將請求連接隊列上的第一個客戶方套接字地址及長度放入addr 和addrlen，并創(chuàng)建一個與s有相同特性的新套接字號。新的套接字可用于處理服務(wù)器并發(fā)請求。

四個套接字系統(tǒng)調(diào)用，socket()、bind()、connect()、accept()，可以完成一個完全五元相關(guān)的建立。socket()指定五元組中的協(xié)議元，它的用法與是否為客戶或服務(wù)器、是否面向連接無關(guān)。bind()指定五元組中的本地二元，即本地主機地址和端口號，其用法與是否面向連接有關(guān)：在服務(wù)器方，無論是否面向連接，均要調(diào)用bind()，若采用面向連接，則可以不調(diào)用bind()，而通過connect()自動完成。若采用無連接，客戶方必須使用bind()以獲得一個唯一的地址。

（四）監(jiān)聽連接-listen()

此調(diào)用用于面向連接服務(wù)器，表明它愿意接收連接。listen()需在accept()之前調(diào)用。

其調(diào)用格式如下：

int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);

參數(shù)s標識一個本地已建立、尚未連接的套接字號，服務(wù)器愿意從它上面接收請求。backlog表示請求連接隊列的最大長度，用于限制排隊請求的個數(shù)，目前允許的最大值為5。如果沒有錯誤發(fā)生，listen()返回0。否則它返回SOCKET_ERROR。

listen()在執(zhí)行調(diào)用過程中可為沒有調(diào)用過bind()的套接字s完成所必須的連接，并建立長度為backlog的請求連接隊列。

調(diào)用listen()是服務(wù)器接收一個連接請求的四個步驟中的第三步。它在調(diào)用socket()分配一個流套接字，且調(diào)用bind()給s賦于一個名字之后調(diào)用，而且一定要在accept()之前調(diào)用。

（五）數(shù)據(jù)傳輸-send()與recv()

當一個連接建立以后，就可以傳輸數(shù)據(jù)了。常用的系統(tǒng)調(diào)用有send()和recv()。

（1）send()調(diào)用用于s指定的已連接的數(shù)據(jù)報或流套接字上發(fā)送輸出數(shù)據(jù)。

格式如下：

int PASCAL FAR send(SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags);

參數(shù)s為已連接的本地套接字描述符。buf 指向存有發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針，其長度由len 指定。flags 指定傳輸控制方式，如是否發(fā)送帶外數(shù)據(jù)等。如果沒有錯誤發(fā)生，send()返回總共發(fā)送的字節(jié)數(shù)。否則它返回SOCKET_ERROR。

（2）recv()調(diào)用用于s指定的已連接的數(shù)據(jù)報或流套接字上接收輸入數(shù)據(jù)，格式如下：

int PASCAL FAR recv(SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags);

參數(shù)s 為已連接的套接字描述符。buf指向接收輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針，其長度由len 指定。flags 指定傳輸控制方式，如是否接收帶外數(shù)據(jù)等。如果沒有錯誤發(fā)生，recv()返回總共接收的字節(jié)數(shù)。如果連接被關(guān)閉，返回0。否則它返回SOCKET_ERROR。

（六）關(guān)閉套接字-close()

close()關(guān)閉套接字s，并釋放分配給該套接字的資源；如果s涉及一個打開的TCP連接，則該連接被釋放。

簡單代碼實現(xiàn)TCP協(xié)議的服務(wù)器

這段代碼實現(xiàn)了一個簡單的單線程TCP服務(wù)器，它可以接受客戶端連接，并發(fā)送響應(yīng)消息。當客戶端連接時，服務(wù)器會接收客戶端發(fā)送的消息，并向客戶端發(fā)送"Hello, Client!"的響應(yīng)消息。這是一個單線程服務(wù)器，只能處理一個客戶端連接。

現(xiàn)在我們來逐步解釋代碼：

（一）包含了一些必要的頭文件，包括stdio.h、stdlib.h、string.h、sys/socket.h、arpa/inet.h和unistd.h。這些頭文件提供了與套接字、網(wǎng)絡(luò)通信等相關(guān)的函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（二）定義了一些常量，包括服務(wù)器的IP地址（SERVER_IP）、端口號（SERVER_PORT）以及接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)大?。˙UFFER_SIZE）。

（三）主函數(shù)main()開始執(zhí)行，定義了一些變量：server_fd表示服務(wù)器套接字，clientSocket表示客戶端套接字，serveraddr和clientaddr分別表示服務(wù)器和客戶端的地址信息，clientaddrlen表示客戶端地址信息的長度，buffer表示用于存儲數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。

（四）創(chuàng)建客戶端套接字：調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建一個服務(wù)器端套接字，并檢查返回值是否為-1。如果創(chuàng)建失敗，程序打印出錯信息，并使用exit(1)終止程序。

（五）設(shè)置服務(wù)器地址信息：將服務(wù)器地址結(jié)構(gòu)體serveraddr的各個字段清零，然后設(shè)置地址族為IPv4(AF_INET)，端口號為SERVER_PORT，IP地址為INADDR_ANY，表示服務(wù)器可以監(jiān)聽任意網(wǎng)絡(luò)接口上的連接。

（六）綁定套接字到指定地址和端口：調(diào)用bind函數(shù)將套接字綁定到指定的地址和端口，如果綁定失敗，程序打印出錯信息，并使用exit(1)終止程序。

（七）監(jiān)聽連接請求：調(diào)用listen函數(shù)開始監(jiān)聽連接請求，如果監(jiān)聽失敗，程序打印出錯信息，并使用exit(1)終止程序。服務(wù)器可以接受的等待連接的最大數(shù)量為5。

（八）打印服務(wù)器監(jiān)聽的端口號，表示服務(wù)器已經(jīng)在該端口號上進行監(jiān)聽。

（九）接受客戶端連接：調(diào)用accept函數(shù)接受客戶端的連接請求。如果接受失敗，程序打印出錯信息，并使用exit(1)終止程序。

（十）打印客戶端的IP地址，表示客戶端已成功連接。

（十一）接收數(shù)據(jù)：使用recv函數(shù)接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲在buffer緩沖區(qū)中。如果接收失敗，程序打印出錯信息，并使用exit(1)終止程序。

（十二）打印接收到的客戶端消息。

（十三）發(fā)送響應(yīng)：使用send函數(shù)向客戶端發(fā)送響應(yīng)消息，即"Hello, Client!"。如果發(fā)送失敗，程序打印出錯信息，并使用exit(1)終止程序。

（十四）關(guān)閉套接字：調(diào)用close函數(shù)關(guān)閉客戶端套接字和服務(wù)器套接字。

（十五）返回0，表示程序順利執(zhí)行結(jié)束。