手机制作网站开发,石家庄做网站推广排名的公司,怎样注册商标申请,怎么给自己的网站做seoSocket 是网络协议栈暴露给编程人员的 API#xff0c;相比复杂的计算机网络协议#xff0c;API 对关键操作和配置数据进行了抽象#xff0c;简化了程序编程。 本文讲述的 socket 内容源自 Linux man。本文主要对各 API 进行详细介绍#xff0c;从而更好的理解 socket 编程。… Socket 是网络协议栈暴露给编程人员的 API相比复杂的计算机网络协议API 对关键操作和配置数据进行了抽象简化了程序编程。 本文讲述的 socket 内容源自 Linux man。本文主要对各 API 进行详细介绍从而更好的理解 socket 编程。
一.socket() 遵循 POSIX.1 - 2001、POSIX.1-2008、4.4BSD 1.库
标准 c 库libc, -lc
2.头文件
sys/socket.h
3.接口定义
int socket(int domain, int type, int protocol);
4.接口描述 socket() 创建一个通信端点并返回一个指向该端点的文件描述符。返回的文件描述符号是当前进程没有打开的号最小的文件描述符。
5.参数
domain domain 参数指定了一个通信域它选择了用于通信的协议家族这些协议家族在sys/socket.h 中定义当前 Linux 内核能够认识的格式包括
名称目的AF_UNIX本地通信AF_LOCAL和 AF_UNIX 同意AF_INETIPv4 网络协议AF_AX25业余无线电 AX.25 协议AF_IPXNovell 分组交换协议AF_APPLETALKAppletalk 协议AF_X25X25 分组交换网络AF_INET6IPv6 网络协议AF_DECnetDECnet 协议 socketAF_KEY密钥管理协议 AF_NETLINK内核用户接口设备AF_PACKET底层 packet 接口AF_RDS可靠的数据报套接字协议AF_PPPOX通用 PPP 传输层用于设置 L2 层隧道L2TP、PPPoEAF_LLC逻辑链路控制协议IEEE 802.2 LLCAF_IBInfiniBand 本地访问AF_MPLS多协议标记切换AF_CAN控制器局域网汽车总线协议AF_TIPC集群域内套接字AF_BLUETOOTH蓝牙底层套接字协议AF_ALG内核密码学 API 接口AF_VSOCKVSOCK 原来用于 VMWARE VSocketshypervisor 和 guest 之间的通信协议AF_KCM内核连接多路复用器接口AF_XDP快速数据路径接口 更多关于地址家族的信息可以从 address_families(7) 中查看。 socket 有一个指定的 type 类型定义了双方通信语义目前定义的类型有 SOCK_STREAM 提供有序、可靠、双向、面向连接的字节流可以支持带歪数据传输机制。 SOCK_DGRAM 支持数据报文无连接、不可靠定长消息。 SOCK_SEQPACKET 提供了有序、可靠、双向、面向连接的数据传输传输的内容不是字节流而是固定长度的数据报文。数据报消费者每次通过 read 系统调用读取整个数据报文。 SOCK_RAW 提供原始网络协议访问。 SOCK_RDM 提供可靠的数据报层但是并不保证有序。 SOCK_PACKET 已经过时了新应用不应该使用参考 packet(7)。 一些协议类型并不是被所有协议家族支持的。 Linux 2.6.27 后type 类型具有另外一个目的除了指定 socket 类型还包含了下面数值的位或值来控制 socket 的行为 SOCK_NONBLOCK 在打开新文件描述符指向的文件时设置文件状态标记 O_NONBLOCK这就不需要额外使用 fcntl() 来进行设置。 SOCK_CLOEXEC 设置新文件描述符的 FD_CLOEXEC 标记可以参考 open() 来看为什么需要设置整个参数 protocol 指定了 socket 使用的具体协议通常一个指定的协议家族、协议类型中只有一种协议这时 protocol 可以指定为 0。然而也可能存在多个协议这种情况下就必须指定协议而协议号是根据实际的通信域的不同而不同的。参考 protocol(5)。参考 getprotoent(3) 来查看如何将协议号映射到协议名字符串上。 SOCK_STREAM socket 是全双工字节流它并没有保留记录边界。流套接字必须处于连接状态来进行数据的发送和接收。连接到其他套接字是通过 connect(2) 系统调用实现的。一旦连接上了数据就可以通过 read(2) 和 write(2) 调用来进行传输或者使用 send(2) 和 recv(2) 变体调用。会话结束后应该使用 close(2) 来关闭。带外数据可以根据 send(2) 和 recv(2) 的描述来进行收发。 实现 SOCK_STREAM 的通信协议需要保证数据不能丢失或者重复。对于缓存到底层协议中在规定时间内无法传输完成的数据来讲该连接会被视为死掉了。当套接字协议开启了 SO_KEEPALIVE 保活机制协议会使用协议自己定义的方式来检查对端是否还活着。当我们在一个破损了的 pipe 上发送接收数据那么就会收到 SIGPIPE信号这会导致没有处理这个信号的本地进程直接退出。 SOCK_QEQPACKET 套接字使用同样的系统调用 SOCK_STREAM唯一的不同 read(2) 调用返回指定请求数量的数据接收数据包中剩余的数据将会被丢弃。同时发过来的数据报文的所有边界都保留着。 SOCK_DGRAM 和 SOCK_RAW 套接字允许使用 sendto(2) 来发送数据报文给对端。数据报文通常使用 recvfrom(2) 来接收这个接口会返回下一个数据报文以及发送者的地址。 SOCK_PACKET 是一个过时的直接从对端接收原始数据报文的套接字类型应该使用 packet(7) 来替代。 我们可以使用 fcntl(2) 的 F_SETOWN 操作来指定进程或者进程组来接收带外数据到达信号 SIGURG 和连接异常中断信号 SIGPIPE。这个操作也可以用来接收 SIGIO 异步 I/O 通知事件。使用 F_SETOWN 等效于 ioctl() 调用的 FIOSETOWN 或者 SIOCSPGRP。 当网络给协议模块发送了错误指示信号时比如 IP 层的 ICMP 消息那么错误标记将会设置到套接字上在套接字的下一次操作发生时会将挂起的错误以错误码的形式返回。对于一些协议而言也可以通过开启套接字特定的错误队列来获得关于错误的详细信息可以参考 ip(7) 中的 IP_RECVERR。 对于套接字的操作是由套接字层面的选项来控制的这些选项定义在 sys/socket.h 中。函数 setsockopt(2) 和 getsockopt(2) 用来设置和获取对于的选项。 带外数据传输指的是 TCP 在紧急情况下通过调整报文在发送/接收缓冲区的位置以及数据包中添加紧急标记的逻辑。 6.返回值 发生错误时返回 -1设置 errno 指示错误码否则返回一个新创建的整型文件描述符。 可能的错误码包括
错误码含义EACCES没有权限创建对应的 socketEAFNOSUPPORT实现不支持指定的 AF_ 地址家族EINVAL未知的协议或者地址家族不可用EINVALtype 参数不合法EMFILE进程文件描述符到达最大限制ENFILE系统文件描述符到达上限ENOBUFS or ENOMEM内存不足EPROTONOSUPPORTdomain 不支持指定的协议类型
二、bind 遵循 POSIX.1-2008 1.库
标准 c 库libc, -lc
2.头文件
sys/socket.h
3.接口定义 int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
4.接口描述 通过 socket() 接口创建 socket 后socket 只存在于名字空间中并没有实际的地址分配给它。bind 接口将 addr 指定的 IP 地址分配给由文件描述符 sockfd 指定的 socket。addrlen 指定了 addr 指针指向的地址结构的字节长度。以前我们将这个操作给 socket 分配名字。 通常在 TCP_STREAM socket 接收连接前需要将一个本地地址通过 bind 分配给 socket。 名字绑定规则随着地址家族的不同而不同。 addr 的数据结构也是随着地址家族的变化而变化的。sockaddr 结构的定义类似 struct sockaddr {sa_family_t sa_family;char sa_data[14];} 这个结构定义主要是为了防止编译器报错主要是将各种地址结构做一个强制转换。
5. 返回值 发生错误时返回 -1设置 errno 指示错误码否则返回一个新创建的整型文件描述符。 可能的错误码包括
错误码含义EACCES地址是保护地址并且用户不是超级用户EADDRINUSE指定的地址已经使用EADDRINUSE 对于 domain socket端口号在地址结构体中 指定为 0但在尝试 bind 到临时端口时临时端口没有空闲的了 EBADFsockfd 不是可用的文件描述符EINVALsocket 已经绑定到了一个地址EINVALaddrlen 错误或者 addr 不是一个可用的 domain 地址ENOTSOCK文件描述符没有指向任何 socketUNIX domainAF_UNIX 特定的错误码EACCESS在路径前缀下无搜索权限EADDRNOTAVAIL请求的接口不存在或者不是本地的接口EFAULTaddr 指向了用户无法访问的地址空间ELOOP解析地址时遇到了太多的符号链接ENAMETOOLONG地址太长ENOENT指定路径不存在ENOMEM内核内存不足ENOTDIR路径前缀不是一个目录EROFSsocket inode 位于只读文件系统中
6.示例代码 #include stdio.h#include stdlib.h#include string.h#include sys/socket.h#include sys/un.h#include unistd.h#define MY_SOCK_PATH /somepath#define LISTEN_BACKLOG 50#define handle_error(msg) \do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)intmain(void){int sfd, cfd;socklen_t peer_addr_size;struct sockaddr_un my_addr, peer_addr;sfd socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);if (sfd -1)handle_error(socket);memset(my_addr, 0, sizeof(my_addr));my_addr.sun_family AF_UNIX;strncpy(my_addr.sun_path, MY_SOCK_PATH,sizeof(my_addr.sun_path) - 1);if (bind(sfd, (struct sockaddr *) my_addr,sizeof(my_addr)) -1)handle_error(bind);if (listen(sfd, LISTEN_BACKLOG) -1)handle_error(listen);/* Now we can accept incoming connections oneat a time using accept(2). */peer_addr_size sizeof(peer_addr);cfd accept(sfd, (struct sockaddr *) peer_addr,peer_addr_size);if (cfd -1)handle_error(accept);/* Code to deal with incoming connection(s)... */if (close(sfd) -1)handle_error(close);if (unlink(MY_SOCK_PATH) -1)handle_error(unlink);} 三、accept
1.库
标准 c 库libc, -lc
2.头文件
sys/socket.h
3.接口定义
int accept(int sockfd, struct sockaddr *_Nullable restrict addr,socklen_t *_Nullable restrict addrlen);#define _GNU_SOURCE /* See feature_test_macros(7) */
#include sys/socket.hint accept4(int sockfd, struct sockaddr *_Nullable restrict addr,socklen_t *_Nullable restrict addrlen, int flags);
4.接口描述 accept 系统调用用于面向连接的 socket SOCK_STREAM、SOCK_SEQPACKET它会从监听的 socketsockfd的等待连接队列里拿到第一个连接请求创建一个新的连接的 socket并返回一个新的文件描述指向这个新的 socket。新创建的 socket 并没有处于监听状态原来的 socketsockfd并不会受到任何影响。 sockfd 是由 sockect() 创建的并通过 bind 绑定到了本地地址上并通过 listen 监听连接。 addr 是一个指向 sockaddr 结构的指针这个地址由对端 socket 的地址填充。而返回的 addr 的结构类型根据 socket 地址家族的不同而不同。当 addr 是 NULL 时底层并不会对其填充这种情况下 addrlen 也没有用也应该是 NULL。 addrlen 参数是一个输入输出参数调用者必须使用 addr 指向的结构体的大小来初始化它而在返回时则会使用对端地址的实际大小来填充。 如果提供的 buffer 太小则返回的地址将会被截断这种情况下addrlen 会返回一个比提供值大的值。 如果当前等待连接队列中没有待连接请求并且 socket 没有被设置成非阻塞那么 accept() 将会一直阻塞。如果 socket 设置为非阻塞那么 accept() 将报错为 EAGAIN 或者 EWOULDBLOCK。 为了获取 socket 上有连接请求过来我们需要使用 select、poll、epoll。当一个新连接来临时会产生一个可读事件我们可以使用 accept 来继续从连接上获取一个 socket。 我们也可以设置 socket 上有连接时发送 SIGIO 信号。 如果 flag 是 0那么 accept4() 就等同于 accept()。flag 可以是下面配置的或起来的值来实现不同的行为
SOCK_NONBLOCK 设置新文件描述符的 O_NONBLOCK 属性
SOCK_CLOEXEC 设置新文件描述符的 FD_CLEXEC 属性。
5.返回值 成功时返回一个新接收的 socket 的文件描述符非负值。 出错时返回 -1设置 errno 为错误码addrlen 不会被修改。
错误处理 Linux 的 accept() 会将既存的网络错误也会给返回值这个行为和其他 BSD socket 实现的行为不太一样。为了可靠性我们应该处理 accept 返回网络错误这些错误是和协议相关的。比如 EAGAIN 表示重传在TCP/IP 的场景下还有 ENETDOWN、 EPROTO、 ENOPROTOOPT, EHOSTDOWN、 ENONET、 EHOSTUNREACH、 EOPNOTSUPP、 ENETUNREACH等需要处理。 可能的错误码包括
错误码含义EAGAIN或EWOULDBLOCKsocket 设置为非阻塞目前没有可用连接。POSIX.1-2001 和 POSIX.1-2008 允许范围任何一个错误同时并没有他们有相同的值所以为了实现移植性需要分别判断。ECONNABORTED连接已中断EFAULT addr 不是用户地址空间可写的地址 EBADFsockfd 不是打开的文件描述符EINVALsocket 没有在监听连接或者addrlen不合法EINVALaccept4flags 值不合法ENOTSOCK文件描述符没有指向任何 socketEINTR在连接到达前系统调用被信号打断EMFILE进程描述符数达到上限EFAULTaddr 指向了用户无法访问的地址空间ENFILE系统文件描述符达到上限ENAMETOOLONG地址太长ENOENT指定路径不存在ENOMEM或ENOBUFS内核内存不足EOPNOTSUPPsocket 不 SOCK_STREAM 类型EPERM防火墙禁止连接EPROTO协议错误 Linux 上新创建的 socket 并不会从监听 socket 上继承 O_NONBLOCK 和 O_AYSNC 属性这点和 canonical BSD socket 实现的行为不同。所以实现可移植的程序不应该依赖这些行为。 值得注意的是有时在我们收到 SIGIO 或者通过select、poll、epoll 获得到一个刻度的事件时并不一定就会有一个连接等待连接这是因为连接很可能会被异步网络错误或者其他线程通过 accept() 拿走了。在这种情况下就会导致 accept 阻塞直到下一个连接到达。为了保证 accept 永远不会阻塞传来的 socketfd 需要有 O_NONBLOCK 属性。 在最初的 BSD socket 实现中accept 的第三个参数是 int *在 POSIX.1g 草稿版标准想把它改成 size_t *C后来 POSIX 标准和glibc 2.x 定为 socket_t *。 遵循 accept() POSIX.1-2008 accept4 Linux 下一篇 【计算机网络】网络编程接口 Socket API 解读2
