嵌入式Linux 网络编程

涉及到的数据结构：

　　下面首先介绍两个重要的数据类型：sockaddr和sockaddr_in，这两个结构类型都是用来保存socket地址信息的

定义如下所示：

struct sockaddr {
    unsigned short sa_family; /*地址族*/
    char sa_data[14]; 　　　　/*14字节的协议地址，包含该socket的IP地址和端口号*/
};
struct sockaddr_in {
    short int sa_family;             /*地址族*/
    unsigned short int sin_port; /*端口号*/
    struct in_addr sin_addr;     /*IP地址*/
    unsigned char sin_zero[8]; /*填充0 以保持与struct sockaddr同样大小*/
};            

　　这两个数据类型是等效的，可以相互转化，通常sockaddr_in数据类型使用更为方便。在建立socketaddr或sockaddr_in后，就可以对该socket进行适当的操作了。
　　如表所示列出了该结构sa_family字段可选的常见值：

涉及到的函数：

1. socket函数：创建套接字

　socket函数标准调用格式说明如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);　　//成功返回一个正整数，失败返回-1

• domain: 套接字的协议族，如：AF_INET（IPv4协议）、AF_INET6（IPv6协议）、AF_UNIX、AF_LOCAL（本地交互协议）等等
• type: 指定当前的套接字类型，如：SOCK_STREAM（数据流）、SOCK_DGRAM（数据报）、SOCK_RAW（原始套接字）等等
• protocol: 在使用原始套接字之外通常设置为0，表示使用默认协议

2. bind函数：绑定套接字

　bind函数标准调用格式说明如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct socketaddr *addr, socklen_t addrlen);　　//成功返回0，否则返回-1

• sockfd: 使用socket函数创建的套接字对应的套接字描述符
• addr: 本地地址
• addrlen: 套接字对应的地址结构长度

3. connect函数：建立连接

　connect函数标准调用格式说明如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int connect(int sockfd, const struct socketaddr *addr, socklen_t addrlen);　　//成功返回0，否则返回-1

• sockfd: 使用socket函数创建的套接字对应的套接字描述符
• addr: 指定远程服务器的套接字地址，包括服务器的IP地址和端口号
• addrlen: 该套接字对应的地址结构长度

4. listen函数：倾听模式

　listen函数标准调用格式说明如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);　　//成功返回0，否则返回-1

• sockfd: 使用socket函数创建的套接字对应的套接字描述符
• backlog: 设置请求队列的最大长度

5. accept函数：接收连接

　accept函数标准调用格式说明如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct socketaddr *addr, socklen_t *addrlen);　　

• sockfd: 使用socket函数创建的套接字对应的套接字描述符
• addr: 指向一个Internet套接字地址结构的指针
• addrlen: 指向一个整型变量的指针

6. close函数：关闭连接

　close函数标准调用格式说明如下：

#include <unistd.h>

int close(int fd);

7. send和recv函数：发送和接收数据

　send和recv函数标准调用格式说明如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t send(int sockfd, const void  *buf, size_t len, int flags);　　//成功返回实际发送的字节数，否则返回-1

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);　　　　　　//成功返回实际接收的字节数，否则返回-1

• sockfd: 使用socket函数创建的套接字对应的套接字描述符
• buf: 待发送或接收数据的缓存区
• len: 待发送数据的缓存区的长度或接收数据的长度
• flags: 用于指定消息的传送类型

【应用实例】 ——   Linux 系统 TCP网络协议编程

　　通过一个简单的 tcp 服务器端，接收客户端的连接请求，并接受客户端发来的信息。

　　服务器端和客户端使用TCP协议的流程图如图：

　　

图 - 使用TCP协议socket编程流程图

　　其中服务器端首先建立起socket，然后调用本地端口的绑定，接着就开始与客户端建立联系，并接收客户端发送的消息。客户端则在建立socket之后调用connect函数来建立连接。

服务器端的源代码如下所示：

// server.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define PORT 5555	//服务器接听端口号
#define BUF_SIZE 1024	//缓存区大小

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret;
	char buf[BUF_SIZE];
	int sockfd;
	int clientfd;
	struct sockaddr_in addr;
	struct sockaddr_in client_addr;
	int length = sizeof(client_addr);

	//创建套接字
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if( sockfd == -1 )
	{
		printf("socket fail...");
		return 1;
	}
	//绑定套接字
	bzero(&addr, sizeof(struct sockaddr));
	addr.sin_family = AF_INET;			//IPv4
	addr.sin_port = htons(PORT);			//设定端口号
	addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	//本地IP地址
	ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)(&addr), sizeof(struct sockaddr));
	if( ret == -1 )
	{
		printf("bind fail...");
		return 1;
	}
	//监听网络端口
	ret = listen(sockfd, 5);
	if(ret == -1)
	{
		printf("listen fail...");
		return 1;
	}
	while(1)
	{
		//接收连接请求
		clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)(&client_addr), &length);
		if(clientfd == -1)
		{
			printf("accept fail...");
			return 1;
		}

		while(1)
		{
			bzero(buf, sizeof(buf));	//清空缓存区
			//接收数据
			recv(clientfd, buf, sizeof(buf), 0);
			printf("recv: %s\n", buf);
			sleep(2);
		}
		close(clientfd);
	}
	return 0;
}

客户端的源代码如下所示：

// client.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define PORT 5555
#define BUF_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret;
	char buf[BUF_SIZE];
	int sockfd;
	struct sockaddr_in addr;

	//创建套接字
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if( sockfd == -1 )
	{
		printf("socket fail...");
		return 1;
	}
	//建立连接
	bzero(&addr, sizeof(struct sockaddr));
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(PORT);
	addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	//使用回环地址 127.0.0.1
	ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)(&addr), sizeof(struct sockaddr));
	if( ret == -1 )
	{
		printf("connect fail...");
		return 1;
	}

	while(1)
	{
		bzero(buf, sizeof(buf));
		printf("send: ");
		scanf("%s", buf);
		send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);	//发送数据
		sleep(1);
	}

	close(sockfd);
	return 0;
}