什么是socket
你經常聽到人們談論着 “socket”,或許你還不知道它的確切含義。現在讓我告訴你:它是使用 標准Unix 文件描述符 (file descriptor) 和其它程序通訊的方式。什么?你也許聽到一些Unix高手(hacker)這樣說過:“呀,Unix中的一切就是文件!”那個家伙也許正在說到一個事實:Unix 程序在執行任何形式的 I/O 的時候,程序是在讀或者寫一個文件描述符。一個文件描述符只是一個和打開的文件相關聯的整數。但是(注意后面的話),這個文件可能是一個網絡連接,FIFO,管道,終端,磁盤上的文件或者什么其它的東西。Unix 中所有的東西就是文件!所以,你想和Internet上別的程序通訊的時候,你將要使用到文件描述符。你必須理解剛才的話。現在你腦海中或許冒出這樣的念頭:“那么我從哪里得到網絡通訊的文件描述符呢?”,這個問題無論如何我都要回答:你利用系統調用 socket(),它返回套接字描述符 (socket descriptor),然后你再通過它來進行send() 和 recv()調用。“但是...”,你可能有很大的疑惑,“如果它是個文件描述符,那么為什 么不用一般調用read()和write()來進行套接字通訊?”簡單的答案是:“你可以使用!”。詳細的答案是:“你可以,但是使用send()和recv()讓你更好的控制數據傳輸。”存在這樣一個情況:在我們的世界上,有很多種套接字。有DARPA Internet 地址 (Internet 套接字),本地節點的路徑名 (Unix套接字),CCITT X.25地址 (你可以將X.25 套接字完全忽略)。也許在你的Unix 機器上還有其它的。我們在這里只講第一種:Internet 套接字。
Internet 套接字的兩種類型 :
什么意思?有兩種類型的Internet 套接字?是的。不,我在撒謊。其實還有很多,但是我可不想嚇着你。我們這里只講兩種。除了這些, 我打算另外介紹的 "Raw Sockets" 也是非常強大的,很值得查閱。
那么這兩種類型是什么呢?一種是"Stream Sockets"(流格式),另外一種是"Datagram Sockets"(數據包格式)。我們以后談到它們的時候也會用到"SOCK_STREAM" 和 "SOCK_DGRAM"。數據報套接字有時也叫“無連接套接字”(如果你確實要連接的時候可以用connect()。) 流式套接字是可靠的雙向通訊的數據流。如果你向套接字按順序輸出“1,2”,那么它們將按順序“1,2”到達另一邊。它們是無錯誤的傳遞的,有自己的錯誤控制,在此不討論。
有什么在使用流式套接字?你可能聽說過 telnet,不是嗎?它就使用流式套接字。你需要你所輸入的字符按順序到達,不是嗎?同樣,WWW瀏覽器使用的 HTTP 協議也使用它們來下載頁面。實際上,當你通過端口80 telnet 到一個 WWW 站點,然后輸入 “GET pagename” 的時候,你也可以得到 HTML 的內容。為什么流式套接字可以達到高質量的數據傳輸?這是因為它使用了“傳輸控制協議 (The Transmission Control Protocol)”,也叫 “TCP” (請參考 RFC-793 獲得詳細資料。)TCP 控制你的數據按順序到達並且沒有錯
誤。你也許聽到 “TCP” 是因為聽到過 “TCP/IP”。這里的 IP 是指“Internet 協議”(請參考 RFC-791。) IP 只是處理Internet 路由而已。
那么數據報套接字呢?為什么它叫無連接呢?為什么它是不可靠的呢?有這樣的一些事實:如果你發送一個數據報,它可能會到達,它可能次序顛倒了。如果它到達,那么在這個包的內部是無錯誤的。數據報也使用 IP 作路由,但是它不使用 TCP。它使用“用戶數據報協議 (User Datagram Protocol)”,也叫 “UDP” (請參考 RFC-768。)
為什么它們是無連接的呢?主要是因為它並不象流式套接字那樣維持一個連接。你只要建立一個包,構造一個有目標信息的IP 頭,然后發出去。無需連接。它們通常使用於傳輸包-包信息。簡單的應用程序有:tftp, bootp等等。
你也許會想:“假如數據丟失了這些程序如何正常工作?”我的朋友,每個程序在 UDP 上有自己的協議。例如,tftp 協議每發出的一個被接受到包,收到者必須發回一個包來說“我收到了!” (一個“命令正確應答”也叫“ACK” 包)。如果在一定時間內(例如5秒),發送方沒有收到應答,它將重新發送,直到得到 ACK。這一ACK過程在實現SOCK_DGRAM 應用程序的時候非常重要。
簡單的發送和接收實現
服務器端接收代碼:
1 #include <Winsock2.h> 2 #pragma comment(lib,"Ws2_32.lib") 3 #include <stdio.h> 4 #include <memory.h> 5 6 void main() 7 { 8 WSAData wsd; 9 WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd); 10 11 SOCKET s =NULL; 12 s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); 13 struct sockaddr_in ch; 14 memset(&ch,0,sizeof(ch)); 15 ch.sin_family=AF_INET; 16 ch.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; 17 ch.sin_port=htons(1041); 18 int b=bind(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch)); 19 #define QUEUE_SIZE 5 20 int l=listen(s,QUEUE_SIZE); 21 printf("正在監聽本機的1041端口!\n"); 22 SOCKET sc=accept(s,0,0); 23 printf("客戶端已經連接到本機的1041端口!\n"); 24 #define BUF_SIZE 4096 25 int receByt=0; 26 while(1) 27 { 28 char buf[BUF_SIZE]; 29 receByt=recv(sc,buf,BUF_SIZE,0); 30 buf[receByt]='\0'; 31 if(receByt>0) 32 { 33 printf("接收的消息是:%s\n",buf); 34 } 35 else 36 { 37 printf("接收消息結束!"); 38 break; 39 } 40 41 } 42 int ic=closesocket(sc); 43 int is=closesocket(s); 44 45 }
客戶端發送的代碼:
1 #include <Winsock2.h> 2 #pragma comment(lib,"Ws2_32.lib") 3 #include <stdio.h> 4 #include <memory.h> 5 #include <string.h> 6 7 void main() 8 { 9 WSAData wsd; 10 WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd); 11 12 SOCKET s =NULL; 13 s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); 14 struct sockaddr_in ch; 15 memset(&ch,0,sizeof(ch)); 16 ch.sin_family=AF_INET; 17 ch.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); 18 ch.sin_port=htons(1041); 19 20 int c=connect(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch)); 21 printf("已經連接到服務器的1041端口!現在可以向服務器發送消息了!\n"); 22 #define BUF_SIZE 4096 23 char info[1024],buf[BUF_SIZE]; 24 25 while(1) 26 { 27 gets(info); 28 if(info[0]=='\0') 29 break; 30 strcpy(buf,info); 31 int nsend=send(s,buf,strlen(buf),0); 32 33 } 34 int ic=closesocket(s); 35 }
程序代碼經過了優化,並且整合多線程,把接收和發送放到同一個文件中,使用參數模式調用發送和接收模塊。增加了創建SOCKET的創建的時候s句柄(或對象)判斷返回值是否為INVALID_SOCKET,以及socket的bind操作的返回值是否為SOCKET_ERROR,其他socket的操作應該也判斷SOCKET_ERROR,以保證程序的穩定性,這里只是測試代碼就不去寫這么多了,剩下的就由你個人發揮。
1 #include <Winsock2.h> 2 #pragma comment(lib,"Ws2_32.lib") 3 #include <stdio.h> 4 #include <memory.h> 5 #include <string.h> 6 #include <pthread.h> 7 8 9 void Receive(); 10 void Send(); 11 void creatThread(); 12 13 SOCKET s =NULL; 14 pthread_t t[1000]; 15 int threadCount=0; 16 17 void main(int argc,char* argv[]) 18 { 19 printf("本程序制作人學號:713901040041\n"); 20 printf("程序說明:服務器端和客戶端為同一個程序,請使用不同的參數運行.\n"); 21 printf("接收程序請使用 r參數;發送程序請使用 s參數。\n"); 22 //printf("len : %d\n", argc); 23 //printf("count %d\n",argc); 24 //printf("value: %s\n",argv[1]); 25 //printf("%d",argv[1][0]=='r'); 26 27 if(argc<=1) 28 { 29 printf("please input program arguments ...\n"); 30 exit(0); 31 } 32 if(argc>1 && argv[1][0]=='r') 33 { 34 printf("run receive ...\n"); 35 Receive(); 36 } 37 if(argc>1 && argv[1][0]=='s') 38 { 39 printf("run send ...\n"); 40 Send(); 41 } 42 } 43 44 45 void* receiveWork(void * args) 46 { 47 SOCKET sc=accept(s,0,0); 48 if(sc==INVALID_SOCKET) 49 { 50 printf("sc Error"); 51 } 52 creatThread(); 53 54 printf("----------客戶端已經連接到本機的%d線程連接!\n",threadCount-2); 55 #define BUF_SIZE 4096 56 int receByt=0; 57 while(1) 58 { 59 char buf[BUF_SIZE]; 60 receByt=recv(sc,buf,BUF_SIZE,0); 61 buf[receByt]='\0'; 62 if(receByt>0) 63 { 64 printf("線程接收的消息是:%s\n",buf); 65 } 66 else 67 { 68 printf("客戶端已退出,"); 69 break; 70 } 71 72 } 73 int ic=closesocket(sc); 74 printf("服務器結束連接!\n"); 75 return NULL; 76 } 77 78 void creatThread() 79 { 80 pthread_create(&t[threadCount++],NULL,receiveWork,NULL); 81 } 82 83 84 void Receive() 85 { 86 WSAData wsd; 87 WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd); 88 s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); 89 if(s==INVALID_SOCKET) 90 { 91 printf("socket created Error"); 92 } 93 struct sockaddr_in ch; 94 memset(&ch,0,sizeof(ch)); 95 ch.sin_family=AF_INET; 96 ch.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; 97 ch.sin_port=htons(1041); 98 int b=bind(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch)); 99 if(b==SOCKET_ERROR) 100 { 101 printf("bind 失敗,出錯代碼是:%d\n",WSAGetLastError()); 102 exit(0); 103 } 104 #define QUEUE_SIZE 5 105 int l=listen(s,QUEUE_SIZE); 106 printf("正在監聽本機的1041端口!\n"); 107 108 creatThread(); 109 110 for(int i=0;i<1000;i++) 111 { 112 pthread_join(t[i],NULL); 113 } 114 115 int is=closesocket(s); 116 } 117 118 119 120 void Send() 121 { 122 WSAData wsd; 123 WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd); 124 125 SOCKET s =NULL; 126 s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); 127 if(s==INVALID_SOCKET) 128 { 129 printf("socket created Error"); 130 } 131 struct sockaddr_in ch; 132 memset(&ch,0,sizeof(ch)); 133 ch.sin_family=AF_INET; 134 ch.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); 135 ch.sin_port=htons(1041); 136 137 int c=connect(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch)); 138 printf("已經連接到服務器的1041端口!現在可以向服務器發送消息了!\n"); 139 #define BUF_SIZE 4096 140 char info[1024],buf[BUF_SIZE]; 141 142 while(1) 143 { 144 gets(info); 145 if(info[0]=='\0') 146 break; 147 strcpy(buf,info); 148 int nsend=send(s,buf,strlen(buf),0); 149 } 150 int ic=closesocket(s); 151 }