01 Linux网络编程基础——服务端与客户端的基本模型

红太狼 2022-04-10 04:38 152阅读 0赞

在编程时需注意：

1.  此模型的服务器是将客户端发送过来的数据进行返回，所以客户端的buf不能在读取数据后清零。这样会使得发送回客户端的数据为空，即发送了零个字节给客户端，但是这样依然是可以发送成功的，即ret == 0；但是在客户端，就会因没有读取服务端的数据（0个字节）而阻塞在send函数处，从而出现在客户端发送数据时不做任何反应的情况。（找这个问题时相当苦恼...）
2.  write与send并不会因为发送的字节数为空而阻塞，这一点在上面也提到了。
3.  send、wirte、recv、read返回0也有可能是：
    
    1.  客户端发送FIN，服务器无法**读取**数据，但是此时仍能够写入数据。
    2.  服务端发送FIN，客户端无法**发送和读取**数据，其实在发送FIN后就无法操作了。
    3.  当客户端Ctrl + c时，服务端读数据ret = 9，写数据ret = 0。
4.  如果客户端向服务器发送0个字节而不做拦截的话，那么就会因为读不到字节而阻塞在服务器的读函数处。
5.  可以使用errno == EBADF来区分具体的退出原因。EBADF表示无效的文件描述符。可以在man手册对recv函数的描述中查道：“The argument sockfd is an invalid descriptor.”。

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\----------------------------------------------------------------------------2019.2.2--------------------------------------------------------------------------------

### 一.服务端：socket -> setsockopt ->bind -> listen -> accept ###

**socket** 表示打开一个网络通讯端口。函数原型如下：  
int socket(int domain, int type, int protocol);

1.域参数domain可以是：AF与PF在功能上并没有什么区别，它们所代表的值都是相同的。BSD,是**AF**,对于POSIX是**PF。**只不过AF一般指定地址(Address Family)，而PF强调指定协议(Protocol Family)。  
TCP：AF\_INET / PF\_INET  
UDP：PF\_UNIX / PF\_LOCAL / AF\_UNIX / AF\_LOCAL

2.type：  
TCP：SOCK\_STREAM  
UDP：SOCK\_DGRAM

3.protocol：传0表示使用默认的协议。

**setsockopt** 依据tcp协议，主动断开连接的一方，会有2MSL(Maximum Segment Lifetime)的等待时间，目的是确保它发送的表示收到对方FIN标志ACK送达。所以在Ctrl + c服务端的时候，就会有2MSL的等待时间，此时还在占用IP地址，重启服务器的话就会出现端口被占用，所以需要设置端口复用。

//设置端口复用
        int on = 1;
        //第一个参数: sockfd 套接字
        //第二个参数: 级别 固定SOL_SOCKET
        //第三个参数: 选项名字 SO_REUSEADDR
        //第四个参数: int类型  on = 1表示开启
        //第五个参数: sizeof(int)
        //ret = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &on, sizeof(int));
        ret = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(int));
        if (-1 == ret)
        {
            perror("setsockopt"); 
            return 1; 
        }
        printf("设置端口复用成功....\n");

netstat：查看网络的状态信息。 常用：netstat -apn | grep server

**bind** 将参数sockfd和addr绑定在一起。addr结构体中保存了**协议类型**、**IP**与**端口号**，而且它们也应该是被转换为网络序的。  
int bind(int sockfd, const struct sockaddr \*addr, socklen\_t addrlen);

1.struct sockaddr \*：是一个通用指针类型，addr参数实际上可以接受多种协议的sockaddr结构体，而它们的长度各不相同。

2.socklen\_t addrlen：因此参数三需要指定长度。

struct sockaddr_in addr;
    bzero(&addr, sizeof(addr));              //清零
    addr.sin_family = AF_INET;                   //协议族
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    //绑定本地所有网卡
    addr.sin_port = htons(6666);                 //端口号

**listen** 监听用于网络通讯的文件描述符。  
int listen(int sockfd, int backlog);

backlog：排队建立3次握手队列和刚刚建立3次握手队列的链接数和。**最多允许有backlog个客户端处于连接待状态，如果接收到更多的连接请求就忽略。**  
查看系统默认backlog：cat /proc/sys/net/ipv4/tcp\_max\_syn\_backlog

**accept 三次握手完成之后服务器调用accetp接受连接**  
int accept(int sockfd, struct sockaddr \*addr, socklen\_t \*addrlen);

1.addr：用于接收客户端信息的struct sockaddr结构体。

2.addrlen：是一个传入传出参数（value-result argument）。  
传入：指定调用者提供的缓冲区addr的大小，避免造成缓冲区溢出。  
传出：传出的是客户端结构体的实际长度（有可能没有占满调用者提供的缓冲区）。如果给addr参数传NULL，表示不关心客户端的信息。

### 二.客户端 socket -> connect ###

**socket** 同上，此处不多加赘述。

**connfd**  客户端需要调用connect()连接服务器，connect和bind的参数形式一致，区别在于bind的参数是自己的地址，而connect的参数是对方的地址。

#include <sys/types.h> 					/* See NOTES */
    #include <sys/socket.h>
    int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

贴出服务端和客户端的代码：

server.c

/* ************************************************************************
     *       Filename:  server.c
     *    Description:  
     *        Version:  1.0
     *        Created:  2018年12月25日 00时02分59秒
     *       Revision:  none
     *       Compiler:  gcc
     *         Author:  YOUR NAME (), 
     *        Company:  
     * ************************************************************************/
    
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <sys/errno.h>
    
    #define SIZE 128
    
    int main(void)
    {
    	int ret = -1;
    	int sockfd = -1;
    	int connfd = -1;
            int on = 0;
    
    	struct sockaddr_in sockaddr;
    
    	char buf[SIZE];
    		
    	//1.create sockfd
    	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    	if (-1 == sockfd) {
    		perror("socket");
    		goto err2;
    	}
        
            //设置端口复用
            on = 1;
            ret = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(int));
            if (-1 == ret)
            {
                perror("setsockopt"); 
                return 1; 
            }
            printf("设置端口复用成功....\n");
    
    	//2.bind info
    	sockaddr.sin_family = AF_INET;
    	sockaddr.sin_port = htons(10086);
    	sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    
    	ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sockaddr, sizeof(sockaddr));
    	if (-1 == ret) {
    		perror("bind");
    		goto err1;
    	}
    
    	//3.listen the sockfd
    	ret = listen(sockfd, 10);
    	if (-1 == ret) {
    		perror("listen");
    		goto err1;
    	}
    	printf("the server is listenning now...\n");
    	
    	//4.accept
    	connfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
    	if (-1 == connfd) {
    		perror("accept");
    		goto err1;
    	}
    	printf("accept successed! : %d\n", connfd);
    	ret = send(connfd, buf, 0, 0);
    	if (-1 == ret || 0 == ret) {
    		printf("ret = %d\n", ret);
    	}
    	//5.
    	while (1) {
    		memset(buf, 0, SIZE);
    		ret = recv(connfd, buf, SIZE, 0);
    		if (-1 == ret || 0 == ret) {
    			printf("读数据\n");
    			if (errno == EBADF) {
    				perror("recv");
    				break;
    			}
    		}
    		printf("----> ret:%d %s\n", ret, buf);
    
    		ret = send(connfd, buf, strlen(buf), 0);
    		if (-1 == ret || 0 == ret) {
    			printf("写数据\n");		
    			perror("send");
    			break;
    		}
    	}
    	return 0;
    err1:
    	close(sockfd);
    	return 1;
    err2:
    	return 1;
    }

client.c

/* ************************************************************************
     *       Filename:  client.c
     *    Description:  
     *        Version:  1.0
     *        Created:  2018年12月24日 23时33分28秒
     *       Revision:  none
     *       Compiler:  gcc
     *         Author:  YOUR NAME (), 
     *        Company:  
     * ************************************************************************/
    
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <sys/errno.h>
    
    #include <sys/socket.h>
    
    #define SIZE 128
    
    int main(void)
    {
    	int ret = -1;
    	int sockfd = -1;
    	struct sockaddr_in sockaddr;	
    	
    	char buf[SIZE];
    
    	//1.create a sockfd
    	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    	
    	memset(&sockaddr, 0, sizeof(sockaddr));
    	sockaddr.sin_family = AF_INET;
    	sockaddr.sin_port = htons(10086);
    	ret = inet_pton(AF_INET, "192.168.43.69", &sockaddr.sin_addr);
    	if (-1 == ret) {
    		perror("inet_pton");
    		goto err1;
    	}
    	
    	ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&sockaddr, sizeof(sockaddr));
    	if (-1 == ret) {
    		perror("connect");
    		goto err1;
    	}
    	printf("connect server successed...\n");
    
    	while (1) {
    		memset(buf, 0, SIZE);
    		fgets(buf, SIZE, stdin);
    		if ('\n' == buf[strlen(buf) - 1])
    			buf[strlen(buf) - 1] = 0;
    
    		ret = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);
    		if (ret == 0 || errno != EBADF)
    			continue;
    		if (ret <= 0) {
    			printf("读数据\n");
    			perror("send");
    		}
    		printf("send %d byte......\n", ret);
    		
    		ret = recv(sockfd, buf, SIZE, 0);
    		if (-1 == ret || 0 == ret) {
    			printf("写数据\n");
    			perror("recv");
    		}
    		printf("ret = %d buf: %s\n", ret, buf);
    	}
    
    	printf("quit.........\n");
    	close(sockfd);
    
    	return 0;
    err1:
    	close(sockfd);
    	return 1;
    }