socket与文件描述符的关联

概述

socket() --得到文件描述符!

bind() --我们在哪个端口?

connect() --Hello!

listen() --有人给我打电话吗?

accept() --"Thank you for calling port 3490."

send() 和 recv() --Talk to me, baby!

sendto() 和 recvfrom() --Talk to me, DGRAM-style

close() 和 shutdown() --滚开!

getpeername() --你是谁?

gethostname() --我是谁?

DNS --你说“白宫”,我说 "198.137.240.100"

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socket函数

功能:指定协议类型

定义:

#include

#include

int socket(int family, int type, int protocol);

返回值

出错: -1

成功: 套接口描述字 (socket file descriptor)(套接字)sockfd

socket 函数指定了协议族(IPv4、IPv6或unix)和套接口类型(字节流、数据报或原

始套接口)。但并没有指定本地协议地址或远程协议地址。

理解socket

socket使用 Unix 文件描述符 (file descriptor) 和其他程序通讯的方式。

Unix 程序在执行任何形式的 I/O 的时候,程序是在读或者写一个文件描述符。

一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。

这个文件可能是一个网络连接,FIFO,管道,终端,磁盘上的文件或者什么其他

的东西。Unix 中所有的东西是文件!因此,与 Internet 上别的程序通讯的时候,

要通过文件描述符。利用系统调用 socket()得到网络通讯的文件描述符。他返回

套接口描述符 (socket descriptor),然后再通过他来调用 send() 和 recv()。

那么为什么不用一般的调用 read() 和 write() 来通过套接口通讯?

简单的答案是:可以使用一般的函数!

详细的答案是:使用 send() 和 recv() 让你更好的控制数据传输。

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connect 函数

功能:建立与TCP服务器的连接

定义:

#include

#include

int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

//sockfd 是系统调用 socket() 返回的套接口文件描述符

serv_addr 是保存着目的地端口和 IP 地址的数据结构 struct sockaddr

//addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)

connect 激发 TCP的三路握手过程

服务器必须准备好接受外来的连接。

这通过调用socket,bind和1isten函数来完成,称为被动打开(Passive open)

客户通过调用connect进行主动打开(active opn)。

这引起客户TCP发送一个SYN分节(表示同步),它告诉服务器客户将在(待建立的)

连接中发送的数据的初始序列号。

服务器必须确认客户的SYN,同时自己也得发送一个SYN分节,它含有服务器将在

同一连接中发送的数据的韧始序列号。服务器以单个分节向客户发送SYN和对客户

SYN的ACK。客户必须确认服务器的SYN。

connect 出错时的返回

出错原因 :未收到SYN的响应(服务器超时,75s)

返回值:ETIMEDOUT

用户端输出:Connection time out.

出错原因 :收到RST响应(Hard error)SYN到达服务器,但该服务器的无此项端口服务

返回值:ECONNREFUSE

用户端输出:Connection refused

出错原因 :ICMP错误:不可路由(soft error)(目的地不可达)

返回值:EHOSTUNREACH

用户端输出:ENETUNREACH No route to host

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bind 函数

功能:给套接口分配一个本地协议地址

定义:

#include

#include

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, int addrlen);

sockfd 是调用 socket 返回的文件描述符。

my_addr 是指向数据结构 struct sockaddr 的指针,保存地址(即端口和 IP 地址) 信息。

addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)。

返回: 0—成功, -1---出错

让内核自动处理地址ip和端口port

my_addr.sin_port = 0; /* choose an unused port at random */

my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* use my IP address */

bind( ) 自己选择合适的端口:将0赋给 my_addr.sin_por。

自动填上他所运行的机器的 IP 地址:my_addr.sin_addr.s_addr 设置为 INADDR_ANY。

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listen 函数

功能:将未连接主动套接口的转换为被动套接口,指示内核接受对该套接口的连接请求.

CLOSED --? LISTEN

定义:

#include

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd 是调用 socket() 返回的套接口文件描述符。

backlog 是在进入队列中允许的连接数目。

监听套接口的两个队列

未完成连接队列(incompleted connection queue): SYN_RECV

已完成连接队列(completed connection queue): ESTABLISHED

当一个客户的SYN到达时,如两队列都满的, TCP将忽略该分节且不发RST

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ACCEPT 函数

功能:在已完成队列头返回下一个已完成的连接

定义

#include

int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, int* addrlen);

调用成功时返回: 1. cliaddr: 客户进程的协议地址和地址大小 2. 新套接口描述字

(已连接套接口描述字)

监听套接口描述字 listening socket descriptor

一个给定的服务器常常是只生成一个监听套接口, 且一直存在,直到该服务器关闭。

已连接套接口描述字connected socket descriptor

内核为每个被接受的客户连接创建了一个已连接套接口。当服务器完成某客户的服务时,

关闭已连接套接口。

1024以下的端口:超级用户使用

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fork 函数

功能:派生新进程 create new process

定义:

#include

pid_t fork (void);

在子进程中返回0,在父进程中返回子进程的进程ID

出错时返回 –1,调用一次返回两次

fork的典型应用:

1.一个进程可为自己创建一个拷贝。当一个拷贝处理一个操作时,其他的拷贝可以

执行其他的任务。这是非常典型的网络服务器。

2.一个进程想执行其他的程序,由于创建新进程的唯一方法是调用fork,进程首先

调 用fork来生成一个拷贝,然后其中一个拷贝(通常为子进程)调用exec 来代替自己

去执行新程序。

(http://www.fanqiang.com)

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并发服务器

迭代服务器 iterative server 单进程

并发服务器 concurrent server 多进程

当连接建立时,accept返回,服务器调用fork

子进程为客户提供服务(通过connfd已连接套接口),

父进程等待另一个连接(通过listenfd监听套接口)。

子进程开始处理新客户后,父进程便关闭已连接套接口。

每个文件或套接口都有一个访问计数,该访问计数在文件表项中维护,它表示当前指

向该文件或套接口的打开的描述字个数。

从sock返回后,与listenfd关联的文件表项访问计数值为1,

从accept返回后,与connfd关联的文件表项访问计数值也为1。

当fork返回后,两个描述字在父进程与子进程间共享(duplicated)与两个套接门相关

联的文件表项访问计数值均为2。

当父进程关闭connfd时,只是将访问计数值从2减为1。描述字只在访问计数值达到0时

才真正关闭,这在后面某个时候子进程关闭connfd时会碰上.

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close 函数

功能:将套接口做上“已关闭的标记”,并立即返回进程。

将套接口描述字的访问计数器减1。

当访问计数器值为0时,引发TCP的四个分组连接终止序列,从而关闭套接口。

定义:

#include

int close(int sockfd);

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getsockname 和 getpeername函数

功能:

getsockname: 返回本地协议地址

getpeername:返回远程协议地址

定义:

#include

int getsockname (int sockfd, struct sockaddr *localaddr, int *addrlen);

int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *peeraddr, int *addrlen);

--------------------------------------------------------------------------------

一个示例程序:

#include

#include

#include

#define MYPORT 3490 /* the port users will be connecting to */

#define BACKLOG 10 /* how many pending connections queue will hold */

main()

{

int sockfd, new_fd; /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */

struct sockaddr_in my_addr; /* my address information */

struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */

int sin_size;

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */

my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */

my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */

my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */

bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */

/* don't forget your error checking for these calls: */

bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));

listen(sockfd, BACKLOG);

sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

new_fd = accept(sockfd, &their_addr, &sin_size);

. . . . . . . . . . . . .

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