LINUX網(wǎng)絡編程.ppt

1、LINUX網(wǎng)絡編程,行業(yè)事業(yè)部 黃文舉 2010.10.26,套接口,在Linux下，所有的I/O操作都是通過讀寫文件描述符而產(chǎn)生的，文件描述符是一個和打開的文件相關聯(lián)的整數(shù)，而套接口就是系統(tǒng)進程和文件描述符通信的一種方法，目前最常用的套接口：字節(jié)流套接口和數(shù)據(jù)報套接口、原始套接口。,TCP套接口,TCP套接口使用TCP建立連接，建立一個TCP連接需要三次握手，基本過程是服務器先建立一個套接口并等待客戶端的連接請求；當客戶端調用 connect進行主動連接請求時，客戶端TCP發(fā)送一個SYN，告訴服務器客戶端將在連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的初始序列號；當服務器收到這個SYN后也給客戶端發(fā)一個SYN，里面包

2、含了服務器將在同一連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的初始序列號；最后客戶在確認服務器發(fā)的SYN。到此為止，一個TCP連接被建立。,UDP套接口,UDP套接口 UDP套接口是無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)報協(xié)議；既然它不可靠為什么還要用呢？其一：當應用程序使用廣播或多播是只能使用UDP協(xié)議；其二：由于他是無連接的，所以速度快。因為UDP套接口是無連接的，如果一方的數(shù)據(jù)報丟失，那另一方將無限等待，解決辦法是設置一個超時。 在編寫UDP套接口程序時，有幾點要注意：建立套接口時socket函數(shù)的第二個參數(shù)應該是SOCK_DGRAM，說明是建立一個UDP套接口；由于 UDP是無連接的，所以服務器端并不需要listen或acce

3、pt函數(shù)；當UDP套接口調用connect函數(shù)時，內(nèi)核只記錄連接放的IP地址和端口，并立即返回給調用進程,SOCKET的位置,應用層程序,TCP,UDP,IP,數(shù)據(jù)鏈路層及物理層,流式套 接口,數(shù)據(jù)報 套接口,原 始 套 接 口,網(wǎng)絡函數(shù)及用法,socket函數(shù)：為了執(zhí)行網(wǎng)絡輸入輸出，一個進程必須做的第一件事就是調用socket函數(shù)獲得一個文件描述符。 #include #include int socket(int family,int type,int protocol); 返回：非負描述字成功-1失敗,網(wǎng)絡函數(shù)及用法,connect函數(shù)：當用socket建立了套接口后，可以調用conne

4、ct為這個套接字指明遠程端的地址。 #include #include int connect(int sockfd,const struct sockaddr *servaddr,socklen_t addrlen); 返回：0成功-1失敗,網(wǎng)絡函數(shù)及用法,bind函數(shù)：為套接口分配一個本地IP和協(xié)議端口。 #include #include int bind(int sockfd,const struct sockaddr * myaddr,socklen_t addrlen); 返回：0成功-1失敗,網(wǎng)絡函數(shù)及用法,listen函數(shù)：listen函數(shù)僅被TCP服務器調用，它的作用是將用s

5、ocket創(chuàng)建的主動套接口轉換成被動套接口，并等待來自客戶端的連接請求。 #include int listen(int sockfd,int backlog); 返回：0成功-1失敗,網(wǎng)絡函數(shù)及用法,accept函數(shù)：accept函數(shù)由TCP服務器調用， 從已完成連接隊列頭返回一個已完成連接，如果完成連接隊列為空，則進程進入睡眠狀態(tài)。 int accept(int sockfd,struct sockaddr * cliaddr,socklen_t * addrlen); 返回：非負描述字成功-1失敗,網(wǎng)絡函數(shù)及用法,connect函數(shù): connect函數(shù)是客戶端用來同服務端連接的.成功時

6、返回0,sockfd是同服務端通訊的文件描述符,失敗時返回-1. int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen) sockfd:socket返回的文件描述符. serv_addr:儲存了服務器端的連接信息.其中sin_add是服務端的地址 addrlen:serv_addr的長度 返回：非負描述字成功-1失敗,網(wǎng)絡函數(shù)及用法,inet_pton函數(shù)：將點分十進制串轉換成網(wǎng)絡字節(jié)序二進制值，此函數(shù)對IPv4地址和IPv6地址都能處理。 int inet_pton(int family,const char * st

7、rptr,void * addrptr); 返回：1成功 0輸入不是有效的表達格式 -1失敗,網(wǎng)絡函數(shù)及用法,inet_ntop函數(shù)：和inet_pton函數(shù)正好相反，inet_ntop函數(shù)是將網(wǎng)絡字節(jié)序二進制值轉換成點分十進制串。 const char * inet_ntop(int family,const void * addrptr,char * strptr,size_t len); 返回：指向結果的指針成功 NULL失敗,網(wǎng)絡理論,數(shù)據(jù)進入?yún)f(xié)議棧時的封裝過程,封裝,當應用程序用TCP傳送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)被送入?yún)f(xié)議棧中，然后 逐個通過每一層直到被當做一串比特流送入網(wǎng)絡。其中每一層對收到的

8、數(shù)據(jù)都要增加一些首部的信息（有時還要增加尾部信息），此過程為封裝。 UDP和TCP數(shù)據(jù)基本一致。唯一不同的是UDP傳給IP的信息單元稱作UDP數(shù)據(jù)報，而且UDP的首部長度為8字節(jié)。,以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的分用過程,網(wǎng)絡理論,分用 當目的主機收到一個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀時，數(shù)據(jù)就開始從協(xié)議棧中由底向上，同時去掉各層協(xié)議加上的報文首部。每層協(xié)議盒都要去掉檢查報文首部中的協(xié)議標識，以確定接收數(shù)據(jù)的上層協(xié)議，這個過程就是分用。,面向連接的C/S 程序的工作流程（TCP）,面向連接的C/S 程序的工作流程（TCP）,面向連接的C/S 程序的工作流程圖（TCP）,無連接的C/S 程序的工作流程（UDP）,無連接的C/S

9、程序的工作流程（UDP）,無連接的C/S 程序的工作流程圖（UDP）,UDP服務器端,UDP客戶端,TCP服務器端,TCP客戶端,輸入輸出模型,LINUX的輸入輸出主要有4種模型: 阻塞式、非阻塞式、多路復用和信號驅動,阻塞式的輸入/輸出,在套接字上執(zhí)行以下4種函數(shù)調用會阻塞 a.讀操作：read、readv、recv、 recvfrom和recvmsg 這些操作的過程如圖a-1所示（以read為例）,阻塞式的讀操作過程,阻塞式的寫操作過程,b.寫操作：write、writev、send、sendto和sendmsg 這些操作的過程如圖b-1所示（以write為例）,阻塞式的寫操作過程,阻塞式

10、的接收連接：accept,c. TCP套接字接收連接：accept 函數(shù)accept的執(zhí)行過程如圖c-1所示,阻塞式的接收操作過程,阻塞式的連接：connect,d. 建立連接connect，操作過程如圖d-1所示,阻塞式輸入/輸出優(yōu)缺點,優(yōu)點：編程模型清晰，結構簡單，通信雙方比較容易保持同步 缺陷：進程可能永遠阻塞、進程的效率比較低,非阻塞式輸入輸出,在一個非阻塞式套接字上進行輸入/輸 出操作時，如果操作不能完成，那么操作 將以錯誤返回。圖1-1描述了在非阻塞式套 接字進行讀操作的過程。,非阻塞式的讀操作過程,非阻塞式讀、寫、接收、連接,（1）讀操作，如果套接字接收緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)，函數(shù)將以錯

11、誤（EWOULDBLOCK）返回。 （2）寫操作，如果發(fā)送緩沖區(qū)中沒有空間，函數(shù)以錯誤（EWOULDBLOCK ）返回。 （3）接收連接操作，如果沒有新的連接，函數(shù)也是錯誤（ EWOULDBLOCK ）返回 （4）連接操作，函數(shù)將啟動TCP 協(xié)議3次握手過程，但是不等待連接的建立，而是立即以錯誤返回，錯誤類型為EINPROGRESS。,設置非阻塞套接字,兩種方法: (1)函數(shù)fcntl,操作如下： int flags; flag = fcntl(sockfd,F_GETFL,0); fcntl(sockfd,F_SETFL,flag|O_NONBLOCK); (2)函數(shù)ioctl,操作如下： int on = 1; ioctl(sockfd,FIONBIO,多路復用輸入/輸出,多路復用輸入/輸出綜合了阻塞與非阻塞式輸入輸出的優(yōu)點。使用函數(shù)seclect可以同時檢查多個描述符是否就緒。當有描述符就緒時，函數(shù)seclet成功返回。圖3-1描述了輸入輸出多路復用模型。,多路復用select操作過程,信號驅動輸入輸出模型,圖4-3 信號驅動通信過程,信號驅動輸入輸出模型,在一個套接字上使用信號驅動輸入