Linux網路編程幾個必需的網路函數介紹

Linux系統是通過提供通訊端(socket)來進行網路編程的.網路程式通過socket和其它幾個函數的調用,會返回一個 通訊的檔案描述符,我們可以將這個描述符看成普通的檔案的描述符來操作,這就是linux的裝置無關性的好處.我們可以通過向描述符讀寫操作實現網路之間的資料交流.

1 socket
int socket(int domain, int type,int protocol)

domain:說明我們網路程式所在的主機採用的通訊協族(AF_UNIX和AF_INET等). AF_UNIX只能夠用於單一的Unix系統處理序間通訊,而AF_INET是針對Internet的,因而可以允許在遠程 主機之間通訊(當我們 man socket時發現 domain可選項是 PF_*而不是AF_*,因為glibc是posix的實現 所以用PF代替了AF,不過我們都可以使用的).

type:我們網路程式所採用的通訊協議(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等) SOCK_STREAM表明我們用的是TCP協議,這樣會提供按順序的,可靠,雙向,連線導向的位元流. SOCK_DGRAM 表明我們用的是UDP協議,這樣只會提供定長的,不可靠,不需連線的通訊.

protocol:由於我們指定了type,所以這個地方我們一般只要用0來代替就可以了 socket為網路通訊做基本的準備.成功時返迴文件描述符,失敗時返回-1,看errno可知道出錯的詳細情況.

2 bind
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

sockfd:是由socket調用返回的檔案描述符.

addrlen:是sockaddr結構的長度.

my_addr:是一個指向sockaddr的指標. 在中有 sockaddr的定義

struct sockaddr{
unisgned short as_family;
char sa_data[14];
};

不過由於系統的相容性,我們一般不用這個標頭檔,而使用另外一個結構(struct sockaddr_in) 來代替.在中有sockaddr_in的定義
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];

我們主要使用Internet所以sin_family一般為AF_INET,sin_addr設定為INADDR_ANY表示可以 和任何的主機通訊,sin_port是我們要監聽的連接埠號碼.sin_zero[8]是用來填充的. bind將本地的連接埠同socket返回的檔案描述符捆綁在一起.成功是返回0,失敗的情況和socket一樣

3 listen
int listen(int sockfd,int backlog)

sockfd:是bind後的檔案描述符.

backlog:佈建要求排隊的最大長度.當有多個用戶端程式和服務端相連時, 使用這個表示可以介紹的排隊長度. listen函數將bind的檔案描述符變為監聽通訊端.返回的情況和bind一樣.

4 accept
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)

sockfd:是listen後的檔案描述符.

addr,addrlen是用來給用戶端的程式填寫的,伺服器端只要傳遞指標就可以了. bind,listen和accept是伺服器端用的函數,accept調用時,伺服器端的程式會一直阻塞到有一個 客戶程式發出了串連. accept成功時返回最後的伺服器端的檔案描述符,這個時候伺服器端可以向該描述符寫資訊了. 失敗時返回-1

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

sockfd:socket返回的檔案描述符.

serv_addr:儲存了伺服器端的串連資訊.其中sin_add是服務端的地址

addrlen:serv_addr的長度

connect函數是用戶端用來同服務端串連的.成功時返回0,sockfd是同服務端通訊的檔案描述符 失敗時返回-1.

6 執行個體

伺服器端程式

/******* 伺服器程式 (server.c) ************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd,new_fd;
struct sockaddr_in server_addr;
struct sockaddr_in client_addr;
int sin_size,portnumber;
char hello[]=""Hello! Are You Fine? "";

if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,""Usage:%s portnumbera "",argv[0]);
exit(1);
}

if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)
{
fprintf(stderr,""Usage:%s portnumbera "",argv[0]);
exit(1);
}

/* 伺服器端開始建立socket描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,""Socket error:%s a"",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 伺服器端填充 sockaddr結構 */
bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port=htons(portnumber);

/* 捆綁sockfd描述符 */
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,""Bind error:%s a"",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 監聽sockfd描述符 */
if(listen(sockfd,5)==-1)
{
fprintf(stderr,""Listen error:%s a"",strerror(errno));
exit(1);
}

while(1)
{
/* 伺服器阻塞,直到客戶程式建立串連 */
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size))==-1)
{
fprintf(stderr,""Accept error:%s a"",strerror(errno));
exit(1);
}

fprintf(stderr,""Server get connection from %s "",
inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)
{
fprintf(stderr,""Write Error:%s "",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 這個通訊已經結束 */
close(new_fd);
/* 迴圈下一個 */
}
close(sockfd);
exit(0);
}

用戶端程式

/******* 用戶端程式 client.c ************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd;
char buffer[1024];
struct sockaddr_in server_addr;
struct hostent *host;
int portnumber,nbytes;

if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,""Usage:%s hostname portnumbera "",argv[0]);
exit(1);
}

if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
{
fprintf(stderr,""Gethostname error "");
exit(1);
}

if((portnumber=atoi(argv[2]))<0)
{
fprintf(stderr,""Usage:%s hostname portnumbera "",argv[0]);
exit(1);
}

/* 客戶程式開始建立 sockfd描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,""Socket Error:%sa "",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 客戶程式填充服務端的資料 */
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr);

/* 客戶程式發起串連請求 */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,""Connect Error:%sa "",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 串連成功了 */
if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1)
{
fprintf(stderr,""Read Error:%s "",strerror(errno));
exit(1);
}
buffer[nbytes]='' '';
printf(""I have received:%s "",buffer);
/* 結束通訊 */
close(sockfd);
exit(0);
}

MakeFile
這裡我們使用GNU 的make公用程式來編譯. 關於make的詳細說明見 Make 使用介紹

######### Makefile ###########
all:server client
server:server.c
gcc $^ -o $@
client:client.c
gcc $^ -o $@

運行make後會產生兩個程式server(伺服器端)和client(用戶端) 先運行./server portnumber& (portnumber隨便取一個大於1204且不在/etc/services中出現的號碼 就用8888好了),然後運行 ./client localhost 8888 看看有什麼結果. (你也可以用telnet和netstat試一試.) 上面是一個最簡單的網路程式,不過是不是也有點煩.上面有許多函數我們還沒有解釋. 我會在下一章進行的詳細的說明.

7 總結
總的來說網路程式是由兩個部分組成的--用戶端和伺服器端.它們的建立步驟一般是:

伺服器端
socket-->bind-->listen-->accept

用戶端
socket-->connect