Linux - 面向连接的socket通信流程

字符串的IP与32的IP的转换

说明
 网络上的IP都是数字加点(192.168.0.1)构成
struct in_addr结构使用32位的IP，如
IP(C0A80001)是192.168.0.1
函数原型
 int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp)
将a.b.c.d的IP转换为32位的IP，存储在 inp指针里面
char *inet_ntoa(struct in_addr in)
将32位IP转换为a.b.c.d的格式
说明
a代表 ascii，n代表network

面向连接的socket通信流程

服务器程序作用

初始化服务器程序

持续监听一个固定的端口

收到客户的连接后建立一个socket连接

与客户进行通信和信息处理

接收客户通过socket连接发送来的数据，创建一个新的socket，

通过socket连接与客户通信，进行相应处理，并返回处理结果

通信结束后中断与客户的连接（关闭socket）

客户程序作用

初始化客户程序

连接到某个服务器上，建立socket连接

与服务器进行通信和信息处理

接收服务器通过socket连接发送来的数据，进行相应处理

通过socket连接向服务器发送请求信息

通信结束后中断与客户的连接

服务器请求处理流程—循环服务器方案

UDP实现框架

没有一个客户端可以一直占用服务端

只要处理过程不是死循环，则服务器对于每一个客户机的请求总是能够满足

  socket(...);
   bind(...);
   while(1)
    {
         recvfrom(...);
         process(...);
         sendto(...);
   } 

TCP实现框架

每次接受一个客户端连接

完成某客户所有请求后，断开连接

 socket(...);
     bind(...);
     listen(...);
     while(1){
         accept(...);
         {
              read(...);
              process(...);
              write(...);
         }
         close(...);
     }

TCP实现框架

 s = socket(...);
  bind(s, ...);
  listen(s, ...);
  while(1) {
     ns = accept(s, ...);
     if(fork(..)==0)  {
           read(ns, ...);
           process(...);
           write(ns, ...);
          close(ns);
        }
     } 

  }  

多线程客户/服务器示例—线程实现

功能描述

客户端

使用线程向服务器发送从标准输入得到的字符

在主线程中将从服务器端返回的字符显示到标准输出

服务器端

将客户端发来的数据原样返回给客户端，每一个客户在服务器上对应一个线程

服务器并发处理优化途径

多路复用I/O

工作机理

进程可在多个socket上等待网络事件，当某个socket发生网络事件时，用户可通过查看网络事件对该socket事件进行I/O操作

要求应用程序不断向内核写入socket描述符，内核还应不断扫描socket集来检测状态

实现途径

预先构造一张描述符表，随后通过select()选择一个已准备好的描述符并返回

应用场景

一个进程中有多个客户连接（存在多个TCP 套接字描述符），select()函数阻塞直到任何一个描述符被激活

避免进程为等待一个已连接上的数据而无法处理其他连接

select()函数

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout)
nfds：所有被监控文件描述符中最大的一个加1
readfds：所有要读的文件文件描述符的集合
writefds：所有要写的文件文件描述符的集合
exceptfds：其他需要向我们通知的文件描述符
timeout：超时设置

运行机制

select调用进程一直阻塞直到以下情况之一发生

有文件可以读

有文件可以写

超时所设置的时间到

返回结果

-1：表明函数调用发生错误，错误号存放在errno变量中

0：表明发生超时而没有发生其他的错误

大于0：表明事件发生的文件描述符的数目

多路复用I/O相关宏

void FD_SET(int fd, fd_set *fdset)
将fd加入到fdset
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)
将fd从fdset里面清除
void FD_ZERO(fd_set *fdset)
从fdset中清除所有的文件描述符
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset)
判断fd是否在fdset集合中

功能
更多的灵活性，可编写TCP/UDP套接字不能实现的功能
可由用户自己创建各个头部
只能由有root权限的用户创建
函数原型
int sockfd(AF_INET, SOCK_RAW, protocol)
根据protocol（如IPPROTO_ICMP, IPPROTO_TCP, IPPROTO_UDP）创建不同类型原始套接字