socket与文件描述符的关联

2021-05-27 20:32:02 阅读：138 来源： 互联网

标签：addr int 接口关联描述符 sockfd my socket

概述
socket() --得到文件描述符！
bind() --我们在哪个端口？
connect() --Hello！
listen() --有人给我打电话吗？
accept() --"Thank you for calling port 3490."
send() 和 recv() --Talk to me, baby!
sendto() 和 recvfrom() --Talk to me, DGRAM-style
close() 和 shutdown() --滚开！
getpeername() --你是谁？
gethostname() --我是谁？
DNS --你说“白宫”，我说 "198.137.240.100"

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socket函数
功能：指定协议类型
定义：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int family, int type, int protocol);
返回值
出错： -1
成功：套接口描述字 (socket file descriptor)（套接字）sockfd
socket 函数指定了协议族(IPv4、IPv6或unix)和套接口类型(字节流、数据报或原
始套接口)。但并没有指定本地协议地址或远程协议地址。
理解socket
socket使用 Unix 文件描述符 (file descriptor) 和其他程序通讯的方式。
Unix 程序在执行任何形式的 I/O 的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。
一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。
这个文件可能是一个网络连接，FIFO，管道，终端，磁盘上的文件或者什么其他
的东西。Unix 中所有的东西是文件！因此，与 Internet 上别的程序通讯的时候，
要通过文件描述符。利用系统调用 socket()得到网络通讯的文件描述符。他返回
套接口描述符 (socket descriptor)，然后再通过他来调用 send() 和 recv()。
那么为什么不用一般的调用 read() 和 write() 来通过套接口通讯？
简单的答案是：可以使用一般的函数！
详细的答案是：使用 send() 和 recv() 让你更好的控制数据传输。

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connect 函数
功能：建立与TCP服务器的连接
定义：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);
//sockfd 是系统调用 socket() 返回的套接口文件描述符
serv_addr 是保存着目的地端口和 IP 地址的数据结构 struct sockaddr
//addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)
connect 激发 TCP的三路握手过程
服务器必须准备好接受外来的连接。
这通过调用socket,bind和1isten函数来完成，称为被动打开(Passive open)
客户通过调用connect进行主动打开(active opn)。
这引起客户TCP发送一个SYN分节(表示同步)，它告诉服务器客户将在(待建立的)
连接中发送的数据的初始序列号。
服务器必须确认客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，它含有服务器将在
同一连接中发送的数据的韧始序列号。服务器以单个分节向客户发送SYN和对客户
SYN的ACK。客户必须确认服务器的SYN。
connect 出错时的返回
出错原因 :未收到SYN的响应(服务器超时,75s)
返回值:ETIMEDOUT
用户端输出:Connection time out.

出错原因 :收到RST响应(Hard error)SYN到达服务器,但该服务器的无此项端口服务
返回值:ECONNREFUSE
用户端输出:Connection refused
出错原因 :ICMP错误:不可路由(soft error)(目的地不可达)
返回值:EHOSTUNREACH
用户端输出:ENETUNREACH No route to host

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bind 函数
功能：给套接口分配一个本地协议地址
定义：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, int addrlen);
sockfd 是调用 socket 返回的文件描述符。
my_addr 是指向数据结构 struct sockaddr 的指针，保存地址(即端口和 IP 地址) 信息。
addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)。
返回： 0—成功， -1---出错
让内核自动处理地址ip和端口port
my_addr.sin_port = 0; /* choose an unused port at random */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* use my IP address */
bind( ) 自己选择合适的端口：将0赋给 my_addr.sin_por。
自动填上他所运行的机器的 IP 地址：my_addr.sin_addr.s_addr 设置为 INADDR_ANY。

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listen 函数
功能：将未连接主动套接口的转换为被动套接口，指示内核接受对该套接口的连接请求.
CLOSED --? LISTEN
定义：
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
sockfd 是调用 socket() 返回的套接口文件描述符。
backlog 是在进入队列中允许的连接数目。
监听套接口的两个队列
未完成连接队列（incompleted connection queue）： SYN_RECV
已完成连接队列（completed connection queue）： ESTABLISHED
当一个客户的SYN到达时,如两队列都满的, TCP将忽略该分节且不发RST

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ACCEPT 函数
功能:在已完成队列头返回下一个已完成的连接
定义
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, int* addrlen);
调用成功时返回: 1. cliaddr: 客户进程的协议地址和地址大小 2. 新套接口描述字
(已连接套接口描述字)
监听套接口描述字 listening socket descriptor
一个给定的服务器常常是只生成一个监听套接口, 且一直存在，直到该服务器关闭。
已连接套接口描述字connected socket descriptor
内核为每个被接受的客户连接创建了一个已连接套接口。当服务器完成某客户的服务时，
关闭已连接套接口。
1024以下的端口:超级用户使用

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fork 函数
功能:派生新进程 create new process
定义:
#include <sys/unistd.h>
pid_t fork (void);
在子进程中返回0,在父进程中返回子进程的进程ID
出错时返回 –1,调用一次返回两次
fork的典型应用：
1．一个进程可为自己创建一个拷贝。当一个拷贝处理一个操作时，其他的拷贝可以
执行其他的任务。这是非常典型的网络服务器。
2．一个进程想执行其他的程序，由于创建新进程的唯一方法是调用fork，进程首先
调用fork来生成一个拷贝，然后其中一个拷贝(通常为子进程)调用exec 来代替自己
去执行新程序。
(https://ke.qq.com/course/420945?flowToken=1036035)

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并发服务器
迭代服务器 iterative server 单进程
并发服务器 concurrent server 多进程
当连接建立时，accept返回，服务器调用fork
子进程为客户提供服务(通过connfd已连接套接口)，
父进程等待另一个连接(通过listenfd监听套接口)。
子进程开始处理新客户后，父进程便关闭已连接套接口。
每个文件或套接口都有一个访问计数，该访问计数在文件表项中维护，它表示当前指
向该文件或套接口的打开的描述字个数。
从sock返回后，与listenfd关联的文件表项访问计数值为1，
从accept返回后，与connfd关联的文件表项访问计数值也为1。
当fork返回后，两个描述字在父进程与子进程间共享(duplicated)与两个套接门相关
联的文件表项访问计数值均为2。
当父进程关闭connfd时，只是将访问计数值从2减为1。描述字只在访问计数值达到0时
才真正关闭，这在后面某个时候子进程关闭connfd时会碰上.

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close 函数
功能：将套接口做上“已关闭的标记”，并立即返回进程。
将套接口描述字的访问计数器减1。
当访问计数器值为0时，引发TCP的四个分组连接终止序列，从而关闭套接口。
定义：
#include <sys/unistd.h>
int close(int sockfd);

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getsockname 和 getpeername函数
功能：
getsockname: 返回本地协议地址
getpeername：返回远程协议地址
定义：
#include <sys/unistd.h>
int getsockname (int sockfd, struct sockaddr *localaddr, int *addrlen);
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *peeraddr, int *addrlen);

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一个示例程序:
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#define MYPORT 3490 /* the port users will be connecting to */
#define BACKLOG 10 /* how many pending connections queue will hold */
main()
{
int sockfd, new_fd; /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */
struct sockaddr_in my_addr; /* my address information */
struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */
int sin_size;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */
my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */
my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */
bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */
/* don't forget your error checking for these calls: */
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));
listen(sockfd, BACKLOG);
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
new_fd = accept(sockfd, &their_addr, &sin_size);
. . . . . . . . . . . . .

标签：addr,int,接口,关联,描述符,sockfd,my,socket
来源： https://blog.csdn.net/linuxjialun/article/details/117337044

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