TCP： 面向连接的，可靠数据包传输。对于不稳定的网络层，采取完全弥补的通信方式。 丢包重传。
优点：
稳定。
数据流量稳定、速度稳定、顺序
缺点：
传输速度慢。相率低。开销大。
使用场景：数据的完整型要求较高，不追求效率。
大数据传输、文件传输。
UDP： 无连接的，不可靠的数据报传递。对于不稳定的网络层，采取完全不弥补的通信方式。 默认还原网络状况
优点：
传输速度块。相率高。开销小。
缺点：
不稳定。
数据流量。速度。顺序。
使用场景：对时效性要求较高场合。稳定性其次。
游戏、视频会议、视频电话。 腾讯、华为、阿里 --- 应用层数据校验协议，弥补udp的不足。
（1）实现的具体思路：
recv()/send() 只能用于 TCP 通信。 替代 read、write
accpet(); ---- Connect(); ---被舍弃
server：
lfd = socket(AF_INET, STREAM, 0); SOCK_DGRAM --- 报式协议。
bind();
listen(); --- 可有可无
while（1）{
read(cfd, buf, sizeof) --- 被替换 --- recvfrom（） --- 涵盖accept传出地址结构。
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
sockfd： 套接字
buf：缓冲区地址
len：缓冲区大小
flags： 0
src_addr：（struct sockaddr *）&addr 传出。 对端地址结构
addrlen：传入传出。
返回值： 成功接收数据字节数。 失败：-1 errn。 0： 对端关闭。
小-- 大
write();--- 被替换 --- sendto（）---- connect
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
sockfd： 套接字
buf：存储数据的缓冲区
len：数据长度
flags： 0
src_addr：（struct sockaddr *）&addr 传入。 目标地址结构
addrlen：地址结构长度。
返回值：成功写出数据字节数。 失败 -1， errno
}
close();
client：
connfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
sendto（‘服务器的地址结构’， 地址结构大小）
recvfrom（）
写到屏幕
close();
（2）代码如下：
服务器端，server.c
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
#define SERV_PORT 8000
int main(void)
{
struct sockaddr_in serv_addr, clie_addr;
socklen_t clie_addr_len;
int sockfd;
char buf[BUFSIZ];
char str[INET_ADDRSTRLEN];
int i, n;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
printf("Accepting connections ...\n");
while (1) {
clie_addr_len = sizeof(clie_addr);
n = recvfrom(sockfd, buf, BUFSIZ,0, (struct sockaddr *)&clie_addr, &clie_addr_len);
if (n == -1)
perror("recvfrom error");
printf("received from %s at PORT %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &clie_addr.sin_addr, str, sizeof(str)),
ntohs(clie_addr.sin_port));
for (i = 0; i < n; i++)
buf[i] = toupper(buf[i]);
n = sendto(sockfd, buf, n, 0, (struct sockaddr *)&clie_addr, sizeof(clie_addr));
if (n == -1)
perror("sendto error");
}
close(sockfd);
return 0;
}
客户端，clent.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
#define SERV_PORT 8000
int main(int argc, char *argv[])
{
struct sockaddr_in servaddr;
int sockfd, n;
char buf[BUFSIZ];
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
while (fgets(buf, BUFSIZ, stdin) != NULL) {
n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
if (n == -1)
perror("sendto error");
n = recvfrom(sockfd, buf, BUFSIZ, 0, NULL, 0); //NULL:不关心对端信息
if (n == -1)
perror("recvfrom error");
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
}
close(sockfd);
return 0;
}
早期：inet_aton、inet_ntoa
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
char *inet_ntoa(struct in_addr in);只能处理IPv4的ip地址，不可重入函数，注意参数是struct in_addr。
现在：inet_pton、inet_ntop
inet_pton：将“点分十进制” －> “二进制整数”
#include <arpa/inet.h>
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);支持IPv4和IPv6，可重入函数，其中inet_pton和inet_ntop不仅可以转换IPv4的in_addr，还可以转换IPv6的in6_addr。因此函数接口是void *addrptr。
strcut sockaddr 很多网络编程函数诞生早于IPv4协议，那时候都使用的是sockaddr结构体,为了向前兼容，现在sockaddr退化成了（void *）的作用，传递一个地址给函数，至于这个函数是sockaddr_in还是sockaddr_in6，由地址族确定，然后函数内部再强制类型转化为所需的地址类型。
sockaddr数据结构
struct sockaddr {
sa_family_t sa_family; /* address family, AF_xxx */
char sa_data[14]; /* 14 bytes of protocol address */
};使用 sudo grep -r "struct sockaddr_in {" /usr 命令可查看到struct sockaddr_in结构体的定义。一般其默认的存储位置：/usr/include/linux/in.h 文件中。
/* ipv4地址结构体 */
struct sockaddr_in {
__kernel_sa_family_t sin_family; /* Address family */ 地址结构类型
__be16 sin_port; /* Port number */ 端口号
struct in_addr sin_addr; /* Internet address */ IP地址
/* Pad to size of `struct sockaddr'. */
unsigned char __pad[__SOCK_SIZE__ - sizeof(short int) -
sizeof(unsigned short int) - sizeof(struct in_addr)];
};
struct in_addr { /* Internet address. */
__be32 s_addr;
};
/* 本地套接字对应的地址结构体 */
#define UNIX_PATH_MAX 108
struct sockaddr_un {
__kernel_sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname */
};
/* ipv6地址结构体 */
struct sockaddr_in6 {
unsigned short int sin6_family; /* AF_INET6 */
__be16 sin6_port; /* Transport layer port # */
__be32 sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
__u32 sin6_scope_id; /* scope id (new in RFC2553) */
};
struct in6_addr {
union {
__u8 u6_addr8[16];
__be16 u6_addr16[8];
__be32 u6_addr32[4];
} in6_u;
#define s6_addr in6_u.u6_addr8
#define s6_addr16 in6_u.u6_addr16
#define s6_addr32 in6_u.u6_addr32
};
Pv4和IPv6的地址格式定义在netinet/in.h中，IPv4地址用sockaddr_in结构体表示，包括16位端口号和32位IP地址，IPv6地址用sockaddr_in6结构体表示，包括16位端口号、128位IP地址和一些控制字段。UNIX Domain Socket的地址格式定义在sys/un.h中，用sock-addr_un结构体表示。各种socket地址结构体的开头都是相同的，前16位表示整个结构体的长度（并不是所有UNIX的实现都有长度字段，如Linux就没有），后16位表示地址类型。IPv4、IPv6和Unix Domain Socket的地址类型分别定义为常数AF_INET、AF_INET6、AF_UNIX。这样，只要取得某种sockaddr结构体的首地址，不需要知道具体是哪种类型的sockaddr结构体，就可以根据地址类型字段确定结构体中的内容。因此，socket API可以接受各种类型的sockaddr结构体指针做参数，例如bind、accept、connect等函数，这些函数的参数应该设计成void *类型以便接受各种类型的指针，但是sock API的实现早于ANSI C标准化，那时还没有void *类型，因此这些函数的参数都用struct sockaddr *类型表示，在传递参数之前要强制类型转换一下，例如：
struct sockaddr_in servaddr;
bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)); /* initialize servaddr */进程间通信常用的方法如下，今天重点讲本地套（domain）--- CS模型。
IPC： pipe、fifo、mmap、信号、本地套（domain）--- CS模型
（1）int socket(int domain, int type, int protocol);
参数 domain：网络编程选择AF_INET ，本地套接字选择AF_UNIX或AF_LOCAL；
参数type：TCP对应SOCK_STREAM，UDP对应SOCK_DGRAM，本地套接字SOCK_STREAM/SOCK_DGRAM都可以；
（2）地址结构sockaddr
| TCP | 本地套接字 |
| struct sockaddr_in srv_addr; | struct sockaddr_un srv_adrr; |
| srv_addr.sin_family = AF_INET; srv_addr.sin_port = htons(8888); srv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); | srv_addr.sun_family = AF_UNIX; strcpy(srv_addr.sun_path, "srv.socket") len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen("srv.socket"); |
| bind(fd, (struct sockaddr *)&srv_addr, sizeof(srv_addr)); | bind(fd, (struct sockaddr *)&srv_addr, len); |
（3）使用unlink保证bind成功
bind()函数调用成功，会创建一个 socket。因此为保证bind成功，通常我们在 bind之前， 可以使用 unlink("srv.socket");
（4）客户端不能依赖 “隐式绑定”。并且应该在通信建立过程中，创建且初始化2个地址结构：
1） client_addr --> bind()
2) server_addr --> connect();
server端：
| TCP | 本地套接字 |
| lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); | lfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); |
| bzero() ---- struct sockaddr_in serv_addr; | bzero() ---- struct sockaddr_un serv_addr, clie_addr; |
| serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_port = htons(8888); serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); | serv_addr.sun_family = AF_UNIX; strcpy（serv_addr.sun_path, "套接字文件名"） len = offsetof(sockaddr_un, sun_path) + strlen(); |
| bind(lfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof()); | unlink("套接字文件名"); bind(lfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, len); 创建新文件 |
| cfd = Accept(lfd, ()&clie_addr, &len); | cfd = Accept(lfd, ()&clie_addr, &len); |
client端：
| TCP | 本地套接字 |
| lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); | lfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); |
| " 隐式绑定 IP+port" | bzero() ---- struct sockaddr_un clie_addr; clie_addr.sun_family = AF_UNIX; strcpy（clie_addr.sun_path, "client套接字文件名"） len = offsetof(sockaddr_un, sun_path) + strlen(); unlink( "client套接字文件名"); bind(lfd, (struct sockaddr *)&clie_addr, len); |
| bzero() ---- struct sockaddr_in serv_addr; serv_addr.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INT, "服务器IP", &sin_addr.s_addr); serv_addr.sin_port = htons("服务器端口"); | bzero() ---- struct sockaddr_un serv_addr; serv_addr.sun_family = AF_UNIX; strcpy（serv_addr.sun_path, "server套接字文件名"） len = offsetof(sockaddr_un, sun_path) + strlen(); |
| connect(lfd, &serv_addr, sizeof()); | connect(lfd, &serv_addr, len); |
3.3 本地套接编程domain_socket
server.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/un.h>
#include <stddef.h>
#include "wrap.h"
#define SERV_ADDR "serv.socket"
int main(void)
{
int lfd, cfd, len, size, i;
struct sockaddr_un servaddr, cliaddr;
char buf[4096];
lfd = Socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(servaddr.sun_path, SERV_ADDR);
len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(servaddr.sun_path); /* servaddr total len */
unlink(SERV_ADDR); /* 确保bind之前serv.sock文件不存在,bind会创建该文件 */
Bind(lfd, (struct sockaddr *)&servaddr, len); /* 参3不能是sizeof(servaddr) */
Listen(lfd, 20);
printf("Accept ...\n");
while (1) {
len = sizeof(cliaddr); //AF_UNIX大小+108B
cfd = Accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, (socklen_t *)&len);
len -= offsetof(struct sockaddr_un, sun_path); /* 得到文件名的长度 */
cliaddr.sun_path[len] = '\0'; /* 确保打印时,没有乱码出现 */
printf("client bind filename %s\n", cliaddr.sun_path);
while ((size = read(cfd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
for (i = 0; i < size; i++)
buf[i] = toupper(buf[i]);
write(cfd, buf, size);
}
close(cfd);
}
close(lfd);
return 0;
}client.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/un.h>
#include <stddef.h>
#include "wrap.h"
#define SERV_ADDR "serv.socket"
#define CLIE_ADDR "clie.socket"
int main(void)
{
int cfd, len;
struct sockaddr_un servaddr, cliaddr;
char buf[4096];
cfd = Socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
bzero(&cliaddr, sizeof(cliaddr));
cliaddr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(cliaddr.sun_path,CLIE_ADDR);
len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(cliaddr.sun_path); /* 计算客户端地址结构有效长度 */
unlink(CLIE_ADDR);
Bind(cfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, len); /* 客户端也需要bind, 不能依赖自动绑定*/
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); /* 构造server 地址 */
servaddr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(servaddr.sun_path, SERV_ADDR);
len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(servaddr.sun_path); /* 计算服务器端地址结构有效长度 */
Connect(cfd, (struct sockaddr *)&servaddr, len);
while (fgets(buf, sizeof(buf), stdin) != NULL) {
write(cfd, buf, strlen(buf));
len = read(cfd, buf, sizeof(buf));
write(STDOUT_FILENO, buf, len);
}
close(cfd);
return 0;
}
wrap.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
void perr_exit(const char *s)
{
perror(s);
exit(-1);
}
int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t *salenptr)
{
int n;
again:
if ((n = accept(fd, sa, salenptr)) < 0) {
if ((errno == ECONNABORTED) || (errno == EINTR))
goto again;
else
perr_exit("accept error");
}
return n;
}
int Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
{
int n;
if ((n = bind(fd, sa, salen)) < 0)
perr_exit("bind error");
return n;
}
int Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
{
int n;
if ((n = connect(fd, sa, salen)) < 0)
perr_exit("connect error");
return n;
}
int Listen(int fd, int backlog)
{
int n;
if ((n = listen(fd, backlog)) < 0)
perr_exit("listen error");
return n;
}
int Socket(int family, int type, int protocol)
{
int n;
if ((n = socket(family, type, protocol)) < 0)
perr_exit("socket error");
return n;
}
ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes)
{
ssize_t n;
again:
if ( (n = read(fd, ptr, nbytes)) == -1) {
if (errno == EINTR)
goto again;
else
return -1;
}
return n;
}
ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes)
{
ssize_t n;
again:
if ( (n = write(fd, ptr, nbytes)) == -1) {
if (errno == EINTR)
goto again;
else
return -1;
}
return n;
}
int Close(int fd)
{
int n;
if ((n = close(fd)) == -1)
perr_exit("close error");
return n;
}
/*参三: 应该读取的字节数*/
ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n)
{
size_t nleft; //usigned int 剩余未读取的字节数
ssize_t nread; //int 实际读到的字节数
char *ptr;
ptr = vptr;
nleft = n;
while (nleft > 0) {
if ((nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0) {
if (errno == EINTR)
nread = 0;
else
return -1;
} else if (nread == 0)
break;
nleft -= nread;
ptr += nread;
}
return n - nleft;
}
ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
size_t nleft;
ssize_t nwritten;
const char *ptr;
ptr = vptr;
nleft = n;
while (nleft > 0) {
if ( (nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0) {
if (nwritten < 0 && errno == EINTR)
nwritten = 0;
else
return -1;
}
nleft -= nwritten;
ptr += nwritten;
}
return n;
}
static ssize_t my_read(int fd, char *ptr)
{
static int read_cnt;
static char *read_ptr;
static char read_buf[100];
if (read_cnt <= 0) {
again:
if ( (read_cnt = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf))) < 0) {
if (errno == EINTR)
goto again;
return -1;
} else if (read_cnt == 0)
return 0;
read_ptr = read_buf;
}
read_cnt--;
*ptr = *read_ptr++;
return 1;
}
ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen)
{
ssize_t n, rc;
char c, *ptr;
ptr = vptr;
for (n = 1; n < maxlen; n++) {
if ( (rc = my_read(fd, &c)) == 1) {
*ptr++ = c;
if (c == '\n')
break;
} else if (rc == 0) {
*ptr = 0;
return n - 1;
} else
return -1;
}
*ptr = 0;
return n;
}
wrap.h
#ifndef __WRAP_H_
#define __WRAP_H_
void perr_exit(const char *s);
int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t *salenptr);
int Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen);
int Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen);
int Listen(int fd, int backlog);
int Socket(int family, int type, int protocol);
ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes);
ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes);
int Close(int fd);
ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n);
ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n);
ssize_t my_read(int fd, char *ptr);
ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen);
#endif