什么是套接字编程?
套接字编程是一种连接网络上的两个节点以相互通信的方法。一个套接字(节点)监听IP上的一个特定端口,而另一个套接字连接到另一个端口。当客户端到达服务器时,服务器形成侦听器套接字。
服务器和客户端模型的状态图
服务器端
- 套接字创建:
int sockfd = socket(domain, type, protocol)
sockfd:套接字描述符,一个整数(如文件句柄)
domain:整数,通信域,例如AF_INET(IPv4协议),AF_INET6(IPv6协议)
type:通信类型
SOCK_STREAM:TCP(可靠,面向连接)
SOCK_DGRAM:UDP(不可靠,无连接的
protocol: Internet协议(IP)的协议值,为0。这与出现在数据包IP报头的协议字段中的数字相同。(有关详细信息,请参见手动协议) - Setsockopt:
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);
这有助于处理文件描述符sockfd引用的套接字的选项。这是完全可选的,但有助于地址和端口的重用。防止出现以下错误:“address already in use”。
- Bind:
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
创建套接字后,bind函数将套接字绑定到addr(自定义数据结构)中指定的地址和端口号。在示例代码中,我们将服务器绑定到本地主机,因此我们使用INADDR_ANY指定IP地址。
- Listen:
int listen(int sockfd, int backlog);
它将服务器套接字置于被动模式,在该模式下它等待客户端接近服务器以建立连接。待办事项定义了sockfd的未决连接队列可以增长的最大长度。如果在队列已满时连接请求到达,则客户端可能会收到带有ECONNREFUSED指示的错误。
- Accept:
int new_socket= accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
它为侦听套接字sockfd提取未决连接队列上的第一个连接请求,创建一个新的已连接套接字,并返回引用该套接字的新文件描述符。此时,客户端和服务器之间已建立连接,并且它们已准备好传输数据。
客户端
- Socket connection:与服务器的套接字创建完全相同
- Connect:
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
connect()系统调用将文件描述符sockfd引用的套接字连接到addr指定的地址。服务器的地址和端口在addr中指定。
实现
这里,我们在服务器和客户端之间交换一条问候消息,以演示客户端/服务器模型。
server.c
// 服务器端C/C++程序演示套接字编程
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#define PORT 8090
int main(int argc, char const *argv[])
{
int server_fd, new_socket, valread;
struct sockaddr_in address;
int opt = 1;
int addrlen = sizeof(address);
char buffer[1024] = {0};
char *hello = (char*)"Hello from server";
// Creating socket file descriptor
if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0)
{
perror("socket failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// Forcefully attaching socket to the port 8080
if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT,
&opt, sizeof(opt)))
{
perror("setsockopt");
exit(EXIT_FAILURE);
}
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
address.sin_port = htons( PORT );
// Forcefully attaching socket to the port 8080
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address,
sizeof(address))<0)
{
perror("bind failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (listen(server_fd, 3) < 0)
{
perror("listen");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address,
(socklen_t*)&addrlen))<0)
{
perror("accept");
exit(EXIT_FAILURE);
}
valread = read( new_socket , buffer, 1024);
printf("%s\n",buffer );
send(new_socket , hello , strlen(hello) , 0 );
printf("Hello message sent,www.linuxmi.com\n");
return 0;
}
client.c
// 客户端C/C++程序演示套接字编程
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define PORT 8090
int main(int argc, char const *argv[])
{
int sock = 0, valread;
struct sockaddr_in serv_addr;
char *hello = "Hello from client";
char buffer[1024] = {0};
if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
{
printf("\n Socket creation error \n");
return -1;
}
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(PORT);
// Convert IPv4 and IPv6 addresses from text to binary form
if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr)<=0)
{
printf("\nInvalid address/ Address not supported \n");
return -1;
}
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0)
{
printf("\nConnection Failed \n");
return -1;
}
send(sock , hello , strlen(hello) , 0 );
printf("Hello message sent,www.linuxmi.com\n");
valread = read( sock , buffer, 1024);
printf("%s\n",buffer );
return 0;
}
编译:
linuxmi@linuxmi:~/www.linuxmi.com$ gcc client.c -o client
linuxmi@linuxmi:~/www.linuxmi.com$ gcc server.c -o server
输出:
linuxmi@linuxmi:~/www.linuxmi.com$ ./server
Hello from client
Hello message sent,www.linuxmi.com
linuxmi@linuxmi:~/www.linuxmi.com$ ./client
Hello message sent,www.linuxmi.com
Hello from server