SOCKET中首先我們要理解如下幾個(gè)定義概念:
一是IP地址:IP Address我想很容易理解,就是依照TCP/IP協(xié)議分配給本地主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址,就向兩個(gè)進(jìn)程要通訊,任一進(jìn)程要知道通訊對(duì)方的位置,位置如何來確定,就用對(duì)方的IP
二是端口號(hào):用來標(biāo)識(shí)本地通訊進(jìn)程,方便OS提交數(shù)據(jù).就是說進(jìn)程指定了對(duì)方進(jìn)程的網(wǎng)絡(luò)IP,但這個(gè)IP只是用來標(biāo)識(shí)進(jìn)程所在的主機(jī),如何來找到運(yùn)行在這個(gè)主機(jī)的這個(gè)進(jìn)程呢,就用端口號(hào).
三是連接:指兩個(gè)進(jìn)程間的通訊鏈路.
四是半相關(guān):網(wǎng)絡(luò)中用一個(gè)三元組可以在全局唯一標(biāo)志一個(gè)進(jìn)程:
(協(xié)議,本地地址,本地端口號(hào))這樣一個(gè)三元組,叫做一個(gè)半相關(guān),它指定連接的每半部分。
五是全相關(guān)
一個(gè)完整的網(wǎng)間進(jìn)程通信需要由兩個(gè)進(jìn)程組成,并且只能使用同一種高層協(xié)議。也就是說,不可能通信的一端用TCP協(xié)議,而另一端用UDP協(xié)議。因此一個(gè)完整的網(wǎng)間通信需要一個(gè)五元組來標(biāo)識(shí):(協(xié)議,本地地址,本地端口號(hào),遠(yuǎn)地地址,遠(yuǎn)地端口號(hào))
這樣一個(gè)五元組,叫做一個(gè)相關(guān)(association),即兩個(gè)協(xié)議相同的半相關(guān)才能組合成一個(gè)合適的相關(guān),或完全指定組成一連接。
客戶/服務(wù)器模式
在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,通信的兩個(gè)進(jìn)程間相互作用的主要模式是客戶/服務(wù)器模式(Client/Server model),即客戶向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求,服務(wù)器接收到請(qǐng)求后,提供相應(yīng)的服務(wù)。客戶/服務(wù)器模式的建立基于以下兩點(diǎn):首先,建立網(wǎng)絡(luò)的起因是網(wǎng)絡(luò)中軟硬件資源、運(yùn)算能力和信息不均等,需要共享,從而造就擁有眾多資源的主機(jī)提供服務(wù),資源較少的客戶請(qǐng)求服務(wù)這一非對(duì)等作用。其次,網(wǎng)間進(jìn)程通信完全是異步的,相互通信的進(jìn)程間既不存在父子關(guān)系,又不共享內(nèi)存緩沖區(qū),因此需要一種機(jī)制為希望通信的進(jìn)程間建立聯(lián)系,為二者的數(shù)據(jù)交換提供同步,這就是基涌紀(jì)紀(jì)戶/服務(wù)器模式的TCP/IP。
客戶/服務(wù)器模式鑰紀(jì)紀(jì)作過程中采取的是主動(dòng)請(qǐng)求方式:
首先服務(wù)器方要先啟動(dòng),并根據(jù)請(qǐng)求提供相應(yīng)服務(wù):
1. 打開一通信通道并告知本地主機(jī),它愿意在某一公認(rèn)地址上(周知口,如FTP為21)接收客戶請(qǐng)求;
2. 等待客戶請(qǐng)求到達(dá)該端口;
3. 接收到重復(fù)服務(wù)請(qǐng)求,處理該請(qǐng)求并發(fā)送應(yīng)答信號(hào)。接收到并發(fā)服務(wù)請(qǐng)求,要激活一新進(jìn)程來處理這個(gè)客戶請(qǐng)求(如UNIX系統(tǒng)中用fork、exec)。新進(jìn)程處理此客戶請(qǐng)求,并不需要對(duì)其它請(qǐng)求作出應(yīng)答。服務(wù)完成后,關(guān)閉此新進(jìn)程與客戶的通信鏈路,并終止。
4. 返回第二步,等待另一客戶請(qǐng)求。
5. 關(guān)閉服務(wù)器
客戶方:
1. 打開一通信通道,并連接到服務(wù)器所在主機(jī)的特定端口;
2. 向服務(wù)器發(fā)服務(wù)請(qǐng)求報(bào)文,等待并接收應(yīng)答;繼續(xù)提出請(qǐng)求......
3. 請(qǐng)求結(jié)束后關(guān)閉通信通道并終止。
從上面所描述過程可知:
1. 客戶與服務(wù)器進(jìn)程的作用是非對(duì)稱的,因此編碼不同。
2. 服務(wù)進(jìn)程一般是先涌紀(jì)紀(jì)戶請(qǐng)求而啟動(dòng)的。只要系統(tǒng)運(yùn)行,該服務(wù)進(jìn)程一直存在,直到正常或強(qiáng)迫終止。
介紹完基礎(chǔ)知識(shí),下面就介紹一些API函數(shù):
創(chuàng)建套接字──socket()
應(yīng)用程序在使用套接字前,首先必須擁有一個(gè)套接字,系統(tǒng)調(diào)用socket()向應(yīng)用程序提供創(chuàng)建套接字的手段,其調(diào)用格式如下:
SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int protocol);
該調(diào)用要接收三個(gè)參數(shù):af、type、protocol。
參數(shù)af指定通信發(fā)生的區(qū)域,:AF_UNIX、AF_INET、AF_NS等,而DOS、WINDOWS中僅支持AF_INET,它是網(wǎng)際網(wǎng)區(qū)域。因此,地址族與協(xié)議族相同。
參數(shù)type 描述要建立的套接字的類型。這里分三種:
一是TCP流式套接字(SOCK_STREAM)提供了一個(gè)面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),數(shù)據(jù)無差錯(cuò)、無重復(fù)地發(fā)送,且按發(fā)送順序接收。內(nèi)設(shè)流量控制,避免數(shù)據(jù)流超限;數(shù)據(jù)被看作是字節(jié)流,無長(zhǎng)度限制。文件傳送協(xié)議(FTP)即使用流式套接字。
二是數(shù)據(jù)報(bào)式套接字(SOCK_DGRAM)提供了一個(gè)無連接服務(wù)。數(shù)據(jù)包以獨(dú)立包形式被發(fā)送,不提供無錯(cuò)保證,數(shù)據(jù)可能丟失或重復(fù),并且接收順序混亂。網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)使用數(shù)據(jù)報(bào)式套接字。
三是原始式套接字(SOCK_RAW)該接口允許對(duì)較低層協(xié)議,如IP、ICMP直接訪問。常用于檢驗(yàn)新的協(xié)議實(shí)現(xiàn)或訪問現(xiàn)有服務(wù)中配置的新設(shè)備.參數(shù)protocol說明該套接字使用的特定協(xié)議,如果調(diào)用者不希望特別指定使用的協(xié)議,則置為0,使用默認(rèn)的連接模式。根據(jù)這三個(gè)參數(shù)建立一個(gè)套接字,并將相應(yīng)的資源分配給它,同時(shí)返回一個(gè)整型套接字號(hào)。因此,socket()系統(tǒng)調(diào)用實(shí)際上指定了相關(guān)五元組中的“協(xié)議”這一元。
指定本地地址──bind()
當(dāng)一個(gè)套接字用socket()創(chuàng)建后,存在一個(gè)名字空間(地址族),但它沒有被命名。bind()將套接字地址(包括本地主機(jī)地址和本地端口地址)與所創(chuàng)建的套接字號(hào)聯(lián)系起來,即將名字賦予套接字,以指定本地半相關(guān)。其調(diào)用格式如下:
int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);
參數(shù)s是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符(套接字號(hào))。
參數(shù)name 是賦給套接字s的本地地址(名字),其長(zhǎng)度可變,結(jié)構(gòu)隨通信域的不同而不同。
namelen表明了name的長(zhǎng)度.如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生,bind()返回0。否則返回SOCKET_ERROR。
建立套接字連接──connect()與accept()
這兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用用于完成一個(gè)完整相關(guān)的建立,其中connect()用于建立連接。無連接的套接字進(jìn)程也可以調(diào)用connect(),但這時(shí)在進(jìn)程之間沒有實(shí)際的報(bào)文交換,調(diào)用將從本地操作系統(tǒng)直接返回。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是程序員不必為每一數(shù)據(jù)指定目的地址,而且如果收到的一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào),其目的端口未與任何套接字建立“連接”,便能判斷該端靠紀(jì)紀(jì)可操作。而accept()用于使服務(wù)器等待來自某客戶進(jìn)程的實(shí)際連接。
connect()的調(diào)用格式如下:
int PASCAL FAR connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);
參數(shù)s是欲建立連接的本地套接字描述符。參數(shù)name指出說明對(duì)方套接字地址結(jié)構(gòu)的指針。對(duì)方套接字地址長(zhǎng)度由namelen說明。
如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生,connect()返回0。否則返回值SOCKET_ERROR。在面向連接的協(xié)議中,該調(diào)用導(dǎo)致本地系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間連接實(shí)際建立。
由于地址族總被包含在套接字地址結(jié)構(gòu)的前兩個(gè)字節(jié)中,并通過socket()調(diào)用與某個(gè)協(xié)議族相關(guān)。因此bind()和connect()無須協(xié)議作為參數(shù)。
accept()的調(diào)用格式如下:
SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, int FAR* addrlen);
參數(shù)s為本地套接字描述符,在用做accept()調(diào)用的參數(shù)前應(yīng)該先調(diào)用過listen()。
addr 指向客戶方套接字地址結(jié)構(gòu)的指針,用來接收連接實(shí)體的地址。addr的確切格式由套接字創(chuàng)建時(shí)建立的地址族決定。
addrlen 為客戶方套接字地址的長(zhǎng)度(字節(jié)數(shù))。如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生,accept()返回一個(gè)SOCKET類型的值,表示接收到的套接字的描述符。否則返回值INVALID_SOCKET。
accept()用于面向連接服務(wù)器。參數(shù)addr和addrlen存放客戶方的地址信息。調(diào)用前,參數(shù)addr 指向一個(gè)初始值為空的地址結(jié)構(gòu),而addrlen 的初始值為0;調(diào)用accept()后,服務(wù)器等待從編號(hào)為s的套接字上接受客戶連接請(qǐng)求,而連接請(qǐng)求是由客戶方的connect()調(diào)用發(fā)出的。當(dāng)有連接請(qǐng)求到達(dá)時(shí),accept()調(diào)用將請(qǐng)求連接隊(duì)列上的第一個(gè)客戶方套接字地址及長(zhǎng)度放入addr 和addrlen,并創(chuàng)建一個(gè)與s有相同特性的新套接字號(hào)。新的套接字可用于處理服務(wù)器并發(fā)請(qǐng)求。
四個(gè)套接字系統(tǒng)調(diào)用,socket()、bind()、connect()、accept(),可以完成一個(gè)完全五元相關(guān)的建立。socket()指定五元組中的協(xié)議元,它的用法與是否為客戶或服務(wù)器、是否面向連接無關(guān)。bind()指定五元組中的本地二元,即本地主機(jī)地址和端口號(hào),其用法與是否面向連接有關(guān):在服務(wù)器方,無論是否面向連接,均要調(diào)用bind(),若采用面向連接,則可以不調(diào)用bind(),而通過connect()自動(dòng)完成。若采用無連接,客戶方必須使用bind()以獲得一個(gè)唯一的地址。
監(jiān)聽連接──listen()
此調(diào)用用于面向連接服務(wù)器,表明它愿意接收連接。listen()需在accept()之前調(diào)用,其調(diào)用格式如下:
int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);
參數(shù)s標(biāo)識(shí)一個(gè)本地已建立、尚未連接的套接字號(hào),服務(wù)器愿意從它上面接收請(qǐng)求。
backlog表示請(qǐng)求連接隊(duì)列的最大長(zhǎng)度,用于限制排隊(duì)請(qǐng)求的個(gè)數(shù),目前允許的最大值為5。如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生,listen()返回0。否則它返回SOCKET_ERROR。
listen()在執(zhí)行調(diào)用過程中可為沒有調(diào)用過bind()的套接字s完成所必須的連接,并建立長(zhǎng)度為backlog的請(qǐng)求連接隊(duì)列。
調(diào)用listen()是服務(wù)器接收一個(gè)連接請(qǐng)求的四個(gè)步驟中的第三步。它在調(diào)用socket()分配一個(gè)流套接字,且調(diào)用bind()給s賦于一個(gè)名字之后調(diào)用,而且一定要在accept()之前調(diào)用。
數(shù)據(jù)傳輸──send()與recv()
當(dāng)一個(gè)連接建立以后,就可以傳輸數(shù)據(jù)了。常用的系統(tǒng)調(diào)用有send()和recv()。
send()調(diào)用用于鑰紀(jì)紀(jì)數(shù)s指定的已連接的數(shù)據(jù)報(bào)或流套接字上發(fā)送輸出數(shù)據(jù),格式如下:
int PASCAL FAR send(SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags);
參數(shù)s為已連接的本地套接字描述符。buf 指向存有發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針,其長(zhǎng)度由len 指定。
flags 指定傳輸控制方式,如是否發(fā)送帶外數(shù)據(jù)等。如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生,send()返回總共發(fā)送的字節(jié)數(shù)。否則它返回SOCKET_ERROR。
recv()調(diào)用用于s指定的已連接的數(shù)據(jù)報(bào)或流套接字上接收輸入數(shù)據(jù),格式如下:
int PASCAL FAR recv(SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags);
參數(shù)s 為已連接的套接字描述符。buf指向接收輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針,其長(zhǎng)度由len 指定。
flags 指定傳輸控制方式,如是否接收帶外數(shù)據(jù)等。如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生,recv()返回總共接收的字節(jié)數(shù)。如果連接被關(guān)閉,返回0。否則它返回SOCKET_ERROR。
輸入/輸出多路復(fù)用──select()
select()調(diào)用用來檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)套接字的狀態(tài)。對(duì)每一個(gè)套接字來說,這個(gè)調(diào)用可以請(qǐng)求讀、寫或錯(cuò)誤狀態(tài)方面的信息。請(qǐng)求給定狀態(tài)的套接字集合由一個(gè)fd_set結(jié)構(gòu)指示。在返回時(shí),此結(jié)構(gòu)被更新,以反映那些滿足特定條件的套接字的子集,同時(shí), select()調(diào)用返回滿足條件的套接字的數(shù)目,其調(diào)用格式如下:
int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds, fd_set FAR * exceptfds, const struct timeval FAR * timeout);
參數(shù)nfds指明被檢查的套接字描述符的值域,此變量一般被忽略。
參數(shù)readfds指向要做讀檢測(cè)的套接字描述符集合的指針,調(diào)用者希望從中讀取數(shù)據(jù)。
參數(shù)writefds 指向要做寫檢測(cè)的套接字描述符集合的指針。
exceptfds指向要檢測(cè)是否出錯(cuò)的套接字描述符集合的指針。
timeout指向select()函數(shù)等待的最大時(shí)間,如果設(shè)為NULL則為阻塞操作。select()返回包含在fd_set結(jié)構(gòu)中已準(zhǔn)備好的套接字描述符的總數(shù)目,或者是發(fā)生錯(cuò)誤則返回SOCKET_ERROR。
關(guān)閉套接字──closesocket()
closesocket()關(guān)閉套接字s,并釋放分配給該套接字的資源;如果s涉及一個(gè)打開的TCP連接,則該連接被釋放。closesocket()的調(diào)用格式如下:
BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);
參數(shù)s待關(guān)閉的套接字描述符。如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生,closesocket()返回0。否則返回值SOCKET_ERROR。
以上就是SOCKET API一些常用的API函數(shù),下面我在介紹C/S模式就是客戶機(jī)/服務(wù)器通訊模式,服務(wù)器啟動(dòng)服務(wù)并在相應(yīng)端口內(nèi)偵聽,客戶機(jī)打開連接,完成通訊鏈路的建立后,雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,完畢后關(guān)閉套接字.
好了,SOCKET基礎(chǔ)我們就介紹到這里