socket 学习笔记

#include <sys/socket.h>

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1. int socket(int domain, int type, int protocol)

   socket: return fd

   domain: AF_INET(IPv4), AF_INET6(IPv6)

   type: SOCK_DGRAM(udp), SOCK_STREAM(tcp), SOCK_RAM(ip)

   protocol: 0(usually)

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2. int shutdown(int sockfd, int how)

   how: SHUT_RD(read end) SHUT_RDWR(read end)

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3. network/host byte order

  

   network: (TCP/IP: big-endian)

   host:    (little-endian: x86, x86-64, linux, FreeBSD, )

   

   #include <arpa/inet.h> or #include <netinet/in.h> (old)

   htonl: host to network long (32bit)

   htons: host to network short(16bit)

   ntohl: network to host long (32bit)

   ntohs: network to host short (16bit)

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4. socket address format

#include <netinet/in.h>

 struct sockaddr {

   sa_family-t sa_family;

   char        sa_data[];

   ...

 };

 

 struct sockaddr_in {

   sa_family_t sin_family;

   in_port_t   sin_port;

   struct in_addr sin_addr;

 };

 

 struct in_addr {

   in_addr_t s_addr;

 };

 

 example:

    struct sockaddr_in addr;

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

addr.sin_family = AF_INET;

addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

addr.sin_port = htons(dtls_local_port);

connect(socket_fd, (struct sockaddr*)&addr, addrlen);

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5. bind (tcp/udp server端都需要bind)

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);

 

 1) 端口号必须大于1024，否则需要超级用户权限

 2) 只有server需要bind, 客户端套接字bind没什么意义

 3) 如果调用connect/listen，但没有bind，系统会选一个地扯将其bind到socket

 

int initserver(int type, const struct sockaddr *addr, socklen_t alen, int qlen)

{

    int fd;

    int err = 0;

    if((fd = socket(addr->sa_family, type, 0)) <0)

        return -1;

    if(bind(fd, addr, alen) < 0) {

        err = errno;

        goto errout;

    }

    if(type == SOCK_STREAM || type == SOCK_SEQPACKET) {

        if(listen(fd, qlen) < 0) {

            err = errno;

            goto errout;

        }

    }

    return fd;

errout:

    close(fd);

    errno = err;

    return -1;

}

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6.connect 面向连接的socket要用connect建立连接，无连接socket不是必须，但也可使用

 

***函数connect还可以用于无连接的网络服务(SOCK_DGRAM),如果在SOCK_DGRAM套接字上调用connect,

所有发送报文的目标地址设为connect调用中所指定的地址，这样每次传送报文时就不需要提供地址，

另外仅能接收来自指定地址的报文。

 

 1) int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);

 

  example:

#define MAXSLEEP 128

int connect_retry(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t alen)

{

   int nsec;

   for(nsec=1; nsec <= MAXSLEEP; nsec <<= 1) {

       if(connect(sockfd, addr, alen) == 0){

     return 0; //connection accecpt 

  }

  if(nsec <= MAXSLEEP/2)

     sleep(nsec);

    }

return(-1);

}

 

 2) int listen(int sockfd, int backlog)

backlog: 表示该进程所要入队的连接请求数量

server调用listen宣告可以接受连接请求

 

 3) accept

  int accept(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len);

  server调用accept接受连接,如果没有连接请求到来，accept会阻塞直到一个请求到来。

  如果sockfd是非阻塞模式，accept会return -1

  accept返回一个fd，这个fd与sockfd套接字类型和地址族相同，原套接字继续保持listen

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9. send/receive data

  0) read/write data from fd

 

  1)ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t nbyts, int flags);

    使用send时套接字必须已经连接, 可忽略目的地址,或者在connect时设计目的地址

  2)ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t nbyts, int flags,

                 const struct sockaddr *destaddr, socklen-t destlen);

    对于无连接的socket,可用sendto

  3)ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);

    可以指定多重缓冲区传输数据

 

  01）ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags);

    面向连接

  02) ssize_t recvfrom(int sockfd, void *restrict buf, size_t len, int flags, 

                       struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict addrlen);

可用于无连接socket, 如果addr为空，recvfrom等同于recv

  03) ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

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 10. socket option

 int setsockopt(int sockfd, int level, int option, const void *val, socklen_t len);

 int getsockopt(int sockfd, int level, int option, const void *val, socklen_t * restrict lenp);

 

 

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 11.异步

 fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);

 

 1)select

 int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

 

缺点：

     1). nfds有限制，最大只能是1024

     2). 知道有事件到来，还要遍历到底是哪个fd触发的

     3).不能动态的修改fdset, 或者关闭某个socket

     4)、需要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大

 

优点：（select如此的老，我们还需要它吗？）

    1). 更好的兼容老的系统

    2). select 计算超时可以达到纳秒精度，而poll, epoll只能达到毫秒的精度。client/server用不着这么高，但嵌入式系统用的着。

    事实上，如果你写一个不超过200个socket程序，select和poll, epool性能上没啥区别。

 

 

 2)poll

 int poll(struct pollfd *fds,nfds_t nfds, int timeout);

 

缺点：

     1). 知道有事件到来，还要遍历到底是哪个fd触发的

     2).不能动态的修改fdset, 或者关闭某个socket

 

优点： 

     1)没有fd个数限制

      

使用场景：

    1)多平台支持，不仅仅是linux，你又不想使用libevent

     2)不超过1000个sockets

     3)超过1000个socket，但是socket都是short-lived的

     4)Your application is not designed the way that it changes the events while another thread is waiting for them 

 

 

3)epool   (epoll is Linux only)

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

    

    1)Your application runs a thread poll which handles many network connections by a handful of threads.

        单线程应用使用epool得不偿失，不比pool好

    2)至少1000个以上的socket，socket

    3)epoll是Linux内核为处理大批量文件描述符而作了改进的poll，是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显著

    提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。另一点原因就是获取事件的时候，它无须遍历整个被侦听

    的描述符集，只要遍历那些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合就行了。

 

     epoll除了提供select/poll那种IO事件的水平触发（Level Triggered）外，还提供了边缘触发（Edge Triggered），这就使得用户空间程序有可能缓存IO状态，

    减少epoll_wait/epoll_pwait的调用，提高应用程序效率。

 

     UDP不能使用ET，否则有可能丢失数据  //Modify 2006.4.4 UDP can not use edge model, otherwise some data will miss

     LT是默认的模式，ET是“高速”模式。

     LT模式下，只要这个fd还有数据可读，每次 epoll_wait都会返回它的事件，提醒用户程序去操作，

     ET（边缘触发）模式中，它只会提示一次，直到下次再有数据流入之前都不会再提示了，无 论fd中是否还有数据可读。

     ET模式下，read一个fd的时候一定要把它的buffer读光，也就是说一直读到read的返回值小于请求值，或者 遇到EAGAIN错误，否则会丢失数据。