linux网络编程系列TCP及常用接口分析

TCP编程示例图：

头文件：

常用头文件"arpa/inet.h", "sys/socket.h","netinet/in.h"

函数原型：

int socket(int family, int type, int protocol)

family：通信协议族，IP protocol family为AF_INET(PF_INET)，值是2；

type:套接字类型（连接类型）。

SOCK_STREAM（1）为Sequenced, reliable, connection-based byte streams（TCP）；

SOCK_DGRAM（2）为Connectionless, unreliable datagrams of fixed maximum length（UDP）；

其他还有SOCK_RAW(3), SOCK_RDM(4), SOCK_SEQPACKET(5),SOCKET_PACKET(10)。

protocol:不解释了，没理解，一般写为0，系统自动选择合适的协议。返回：套接字描述符。

int connect(int sockfd, const struct sockaddr* servaddr, socklen_t addrlen)

connect：客户端调用；servaddr套接口地址结构，包含有服务器的IP地址和端口号；返回0成功，-1出错；每当connect失败，都必须关闭套接口，重新调用socket。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr* myaddr, socklen_t addrlen)

bind:服务端调用，给套接口分配一个本地协议地址；myaddr包含本地分配的ip和端口；返回0成功，-1出错。客户端不调用bind由内核随意分配一个端口，而服务端必须调用明确指出端口。

int listen(int sockfd, int backlog)

listen:socket函数创建套接口默认为主动套接口（要发起连接的），listen会将未连接的套接口转换成被动套接口（接收连接），返回-1出错0成功。

int accept(int sockfd, struct sockaddr* cliaddr, socklen_t* addrlen)

accept：从已完成的连接队列头部返回一个已完成连接；成功返回内核自动生成的一个全新描述字代表与客户端的TCP连接，第一个参数sockfd常称为监听套接口，返回值称为已连接套接口，返回-1出错。cliaddr为客户端的协议地址，addrlen为该地址大小。一个服务器常常只生成一个监听套接口且一直存在，直到该服务器关闭。内核为每个被接受的客户连接创建一个已连接套接口（三路握手已完成的连接）。

监听套接口的两个队列：

int close(int sockfd)

close：将套接口sockfd做上已关闭标记，并立即返回。该描述字不能再用作read或write的参数，但TCP会继续发送已排队待发的数据，然后按照TCP连接终止序列进行操作。

数据读写：

标准读写

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t n)
ssize_t read (int fd, void *buf, size_t n)

网络读写

ssize_t send (int fd, const void *buf, size_t n, int flags)
ssize_t recv (int fd, void *buf, size_t n, int flags)

何时阻塞：

•写阻塞，send buffer is full
•读阻塞，receive buffer is empty

常用结构：

socklen_t表示套接字的大小，4Byte，是一个uint32类型。

struct sockaddr表示套接字的连接地址，通常用struct sockaddr_in代替。二者大小相同，sockaddr_in用了多余的char数组来补齐大小。

struct sockaddr
{
sa_family_t sa_family;//2个字节，地址协议族,unsigned short int
char sa_data[14];//地址
}

struct sockaddr_in
  {
    sa_family_t sin_family; //2Byte
    in_port_t sin_port;     /* Port number.  2Byte*/ 
    struct in_addr sin_addr;    /* Internet address.  4Byte*/

    /* Pad to size of `struct sockaddr'.  */
    unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -
         __SOCKADDR_COMMON_SIZE -
         sizeof (in_port_t) -
         sizeof (struct in_addr)];
  };
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
{
    in_addr_t s_addr;
};
#define __SOCKADDR_COMMON_SIZE  sizeof(unsigned short int)

辅助函数：

char *inet_ntoa (struct in_addr __in)

将IP地址由网络字节序转为可理解的点分十进制（net to ascii)

int inet_pton (int af, const char* cp, void* buf)

将点分十进制ip转为网络字节序，af为地址协议族（AF_INET)，cp为ip地址（10.8.3.2), buf为保存转换结果的地址。常用如下：

struct sockaddr_in addr;
inet_pton(AF_INET, "10.3.17.75", &addr.sin_addr);

in_addr_t inet_addr (const char *cp)

同inet_pton效果相同，将ip转为网络字节序

struct sockaddr_in sin;
sin.sin_addr.s_addr = inet_addr("10.17.25.34");