Linux IPC socket编程基础

时间：2023-03-09 05:58:12
Linux IPC socket编程基础

头文件

#include<unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include<sys/un.h>	 	#include <netinet/in.h>

#include<string.h>		#include <arpa/inet.h>

socket()

//创建网络端点，返回socket文件描述符，失败返回-1设errno

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

domain :协议族(protocol family)(网络通讯(IP)还是本地通讯(xxx.socket))

  • AF_LOCAL本地通讯/AF_UNIX/
  • AF_INET用于实现给予ipv4网络协议的网络协议
  • AF_INET6用于实现给予ipv6网络协议的网络协议
  • AF_IPXIPX - Novell protocols
  • AF_NETLINKKernel user interface device
  • AF_X25 ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol
  • AF_AX25 Amateur radio AX.25 protocol
  • AF_ATMPVC Access to raw ATM PVCs
  • AF_APPLETALK Appletalk
  • AF_PACKET Low level packet interface

type :协议(TCP还是UDP还是其他的)

  • SOCK_STREAM //流式套接字, 实现包括但不限于TCP协议,which is有序,可靠双向面向连接的字节流通信方式
  • SOCK_DGRAM //数据报套接字, 实现包括但不限于UDP协议, which is不可靠,无连接的数据报通信方式
  • SOCK_SEQPACKET
  • SOCK_RAW //原始套接字，可以编写自己的传输层协议
  • SOCK_RDM
  • SOCK_PACKET

can be bitwised:

  • SOCK_NONBLOCK //将O_NONBLOCK文件状态标识符放在新打开的文件描述符上,将打开的文件设为非阻塞。也可以通过fcntl()达到同样的目的
  • SOCK_CLOEXEC //将 close-on-exec (FD_CLOEXEC)文件标识符放在新打开的文件描述符上。参见open()

    protocol: 特殊协议, 一般给0

Note：

虽然socket返回的sockfd就是一个文件描述符，但不是所有的以文件描述符为参数的函数都可以操作sockfd，比如，和管道文件一样，sockfd同样不能被lseek()操作，下面是一些以文件描述符为参数的函数在操作sockfd时的行为(取自《UNIX环境高级编程》P476)

close()         //释放sockfd

Dup()，dup2()   //和一般的文件描述符一样复制

fchdir()        //失败

fchmod()        //未指定

fchown()        //由实现定义

fcntl()         //支持一些命令，eg：F_DUFD，F_DUPFD_CLOEXEC，F_GETFD，F_GETFL，F_GETOWN，F_SETFD，F_SETFL，F_SETOWN

Fdatasync()和fsync()    //

fstat()         //由实现定义

ftruncate()     //未指定

ioctl()         //支持部分指令，依赖于底层驱动

lseek()         //由实现定义，失败会设errno为ESPIPE

mmap()          //未指定

poll()          //正常工作

read()/readv()  //与没有flag的recv()等价

select()        //正常工作

write()/writev()    //与没有flag的write()等价

getsockopt()/setsockopt()

//获得sockfd指向的socket的属性

int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);

//设置sockfd指向的socket的属性，成功返回0，失败返回-1设errno。

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

level :选项级别

  • SOL_SOCKET:指定设置属性在socket API层次，即通用socket选项
  • IPPROTO_IP:IP选项。
  • IPPROTO_TCP:TIP选项。

optname：选项名

  • SO_BROADCAST:广播

optval：存放选项值的缓冲区地址

optlen：缓冲区长度

准备通信地址:

struct sockaddr{	//主要用于函数的形参类型, 很少定义结构体变量使用, 叫做通用的通信地址类型//$man bind

	sa_family_t 	sa_family;

	char        	sa_data[14];

}

struct sockaddr_un{	//准备本地通信的通信地址	//$man un.h

	sa_family_t  	sun_family;//协议族,就是socket()的domain的AF_LOCAL

	char         	sun_path[];//文件的路径

}

struct sockaddr_in{	//准备网络通信的通信地址	//$man in.h

	sa_family_t	sin_family;   	//协议族, 就是socket()的domain的AF_INET

	in_port_t       sin_port;   //端口号

	struct in_addr	sin_addr;   //IP地址

}

struct in_addr{

    in_addr_t	s_addr;		//整数类型的IP地址

}

htonl()/htons()/ntohl()/ntohs()

//主机和网络字节序转换

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);converts the unsigned integer hostlong from  host byte order to network byte order.

uint16_t htons(uint16_t hostshort);converts the unsigned short integer hostshort from host byte order to network byte order.

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);  converts the unsigned integer netlong from network byte order to host byte order.

uint16_t ntohs(uint16_t netshort); converts the unsigned short integer netshort from network byte order to host byte

inet_aton()/inet_addr()/inet_lnaof()/inet_netof()/inet_network()/inet_ntoa()/inet_makeaddr()

//IP地址格式转换，返回对应格式的IP地址

int 	·	inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);

in_addr_t 	inet_addr(const char *cp);			//将字符串形式的IP地址转换为整数类型

in_addr_t 	inet_lnaof(struct in_addr in);

in_addr_t 	inet_netof(struct in_addr in);

in_addr_t 	inet_network(const char *cp);

char*		inet_ntoa(struct in_addr in);		//将结构体类型的IP地址转换为字符串类型

struct in_addr inet_makeaddr(int net, int host);

bind()

//把通信端口（可能还有地址）和socket文件描述符绑定，用在服务器端，成功返回0,失败返回-1设errno

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

sockfd: socket文件的fd(returned by socket())

addr: 需要强制类型转换成socketaddr_un或soketaddr_in, 参见上

addrlen: 通信地址的大小, 使用sizeof();

Note:一个网卡一个MAC和一个ip地址，如果将地址置为INADDR_ANY(就是0)，那么表示从所有的网卡接收消息，如果希望只接收特定网卡的消息，就需要将其ip地址与socket绑定

connect():

//初始化一个socket的连接，用在客户端，成功返回0,失败返回-1设errno

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

sockfd: socket文件的fd(returned by socket())

addr: 需要强制类型转换成socketaddr_un或soketaddr_in, 参见上

addrlen: 通信地址的大小, 使用sizeof();

shutdown()

//将一个socket设为不活动状态。成功返回0，失败返回-1设errno

int shutdown(int sockfd, int how);

sockfd:socket文件的文件描述符

how:shutdown的方式

  • SHUT_RD关闭socket的读端
  • SHUT_WR关闭socket的写端
  • SHUT_RDWR关闭socket的读端和写端

当我们close(sockfd)的时候，其实是使引用该文件的文件描述符个数-1，只有当所有引用该文件的文件描述符都被close()时，这个文件才会真正被释放，比如我们在close一个文件描述符之前调用了dup()来复制这个文件描述符，那么这个文件描述符指向的文件表其实还是存在的。当这里的文件描述符指的是socketfd时也是同样的道理。而shutdown()可以直接将该sockfd指向的socket设为不活动状态，那么其他指向该socket的fd也会直接受到影响

网络信息检索函数

//获取主机名

gethostname()；

//获取与socket相连的远程协议的地址

getscokname()

//获得本地socket协议地址

getsockname()

//根据主机名获得主机信息

gethostbyname()

//根据主机地址取主机信息

gethostbyaddr()

//根据协议名取得主机协议信息

getprotobyname()

//根据协议号取得主机协议信息

getprotobynumber()

//根据服务名取得相关服务信息

getservbyname()

//根据端口号取得相关服务信息

getservbyport()

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