Socket编程简介知识
Socket编程简介知识
《Linux 公报》……让Linux更富魅力！
Socket 编程简介
作者：Pedro Paulo Ferreira Bueno 和 Antonio Pires de Castro Junior
译者：小牟
介绍
现在大多数的操作系统都提供了已编译好了的网络通讯程序。TCP/IP范围内最普通的例子就是 web客户端(浏览器) 和web服务器，还有就是FTP和Telnet的客户端和服务器。多数的情况下，我们在 Internet上使用这些工具而不去考虑其处理进程是如何工作的。为了更好的理解这方面的问题， 我们的开发组(GTI,Grupo de Tecnologia em Inform醫ica)决定写一个自己的网络应用程序。是一个 迷你的对话程序，能够使用到一些基本的socket结构，类似于程序接口的东西，其机制尽可能多的涉及 网络通讯功能。
我们通过socket来检测网络的通讯功能，socket是一进程与另一进程进行双向通讯的最终的套接点， socket是伯克利在Unix中推出的计算机系统的IPC和异种机网络互联的基本机制。为了更好的理解 本题目的某些结构，需要深入的了解计算机系统和其网络协议。此文章的内容可以作为计算机编程人员的指导性文章。
Socket 的功能
大多数的网络应用程序可以分成两部分：客户端和服务器端。
创建一个socket
#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h>
当创建一个socket时需要指定三个主要的参数:
- domain 域
- type 类型 和
- protocol 协议
int socket(int domain, int type, int protocol);
域参数指定了通讯存在的域范围，在我们的例子中是AF_INET，其指定了ARPA Internet 协议， 类型参数指定了通讯的语义，在这个迷你的对话程序中使用的流(Stream)socket，类型(SOCK_STREAM)， 其提供了双向的、可靠的、基于字节流的双路连接(参考资料2)。最后是协议的类型，既然我们选择的是 流socket类型，所以必须要选择一种能够提供面向连接的协议，譬如IP，故而我们决定选择 的协议类型是IP,而且我们可以在 /etc/protocols 查看到IP地址，0。现在我们这样创建：
s = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)'s'是socket功能返回的文件描述符。
由于我们的迷你对话程序分成两部分，所以在后面的内容中 将分开来解释，并比较他们的不同之处。
迷你对话服务器的结构
绑定socket到端口等待接入
和所有的基于TCP/IP的网络服务一样,socket 通常要与端口结合,正如telnet占用端口23, ftp占用的是21...在我们的服务器中，我们也必须这么做，绑定端口准备侦听连接， (这就是客户端和服务器端的基本不同点)，绑定用来指定socket守侯等待消息进入的 协议端口。
问题出现了，我们在新服务上绑定哪个端口？系统预先定义了大量的端口，从1到7000 (/etc/services中列出部分占用的端口)。 我们选择15000号端口。
bind函数说明:
int bind(int s, struct sockaddr *addr, int addrlen)
socket启动的必要结构是sockaddr_in 地址;然后按下列出的内容向系统报告socket的信息。
- socket类型
-
address.sin_family = AF_INET /* use a internet domain */ - 所用的IP地址
-
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY /*use a specific IP of host*/ - 所用的端口
-
address.sin_port = htons(15000); /* use a specific port number */
紧接着绑定端口到socket
bind(create_socket , (struct sockaddr *)&address,sizeof(address));
另一重要的内容是，socket准备侦听接收来自客户端的信息，listen功能用来在服务器端 接收面向通讯的接入，接入数目也会受到限制(参考资料3)。
listen (create_socket, MAXNUMBER)
我们设置的最大接入数目是3，作为最后的内容需要我们告诉服务器使用accept()功能接收接入。 accept用于基于socket流连接。
accept(create_socket,(struct sockaddr *)&address,&addrlen);
正如我们在清单2中看到的，(create_socket)参数是主socket的描述符，紧接着的参数 是sockeaddr_in和结构大小(参考资料 3)
迷你对话客户端结构
客户端需要执行connect()功能，也许这是与服务器的主要不同。connect操作用来在客户端接入， 如有可能就开始连接到服务器端。
connect(create_socket,(struct sockaddr *)&address,sizeof(address)) ;
公共结构
客户端和服务器端的公共结构是在清单1和2中列出的。另外还有send和recv函数也是公共的代码。
send()函数将缓冲区中的内容发送到服务器。
send(new_socket,buffer,bufsize,0);
而recv()函数用来接收服务器中的内容并放到缓冲区，可以看到在客户端和服务器端都包含此函数。
recv(new_socket,buffer,bufsize,0);
Conclusion结论
在操作系统中TCP/IP协议是内置的，应用程序和TCP/IP协议接口的具体内容要参操作系统的 详细的资料(参考资料4)。而我们采用的是UNIX BSD socket接口，因为Linux也遵循这个规范。 由在此列举的迷你对话的程序可以看出在Linux下开发基于socket的应用程序是多么简单，也就无须 再多冗言基于client/server的模型。在理解这些内容之后也就很容易理解有关IPC(进程间通讯)、fork、 线程(参考资料5)等更多内容了。而让其开始工作的基本步骤是：
- 运行服务器端
- 在服务器范围内运行客户端
这是我们的服务器项目程序的开始部分，是一个网络管理程序。以下列出的是源代码：
- client.c
- server.c
Resources参考资料
- Operating Systems , Harvey M. Deitel , 1990
- Socket Linux Man Page
- Network Functions in C - Tutorial
- Internetworking with TCP/IP Vol1 - Doulgas Commer
- Unix Network Programming , Vol2 , Richard Stevens
- Unix Network Programming, Vol1, Richard Stevens