linux学习之套接字通信

Linux中的套接字通信是网络编程的核心概念之一，它允许不同进程之间通过网络进行数据交换。套接字（Socket）是一种抽象层，为应用程序提供了跨越网络通信的能力，无论是同一台机器上的进程间通信（IPC），还是不同机器之间的远程通信。套接字通信主要基于两种模型：用户数据报协议（UDP）和传输控制协议（TCP）。下面将详细介绍这两种模型及如何在Linux环境下实现套接字通信。

TCP套接字通信

TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接、可靠的、基于字节流的通信协议。在TCP通信中，数据在发送前需先建立连接，确保数据按序无误地到达对方。

步骤概述：

1. 服务器端：

   • 创建套接字（socket）：使用 socket()函数创建一个套接字，指定地址族（AF_INET）、套接字类型（SOCK_STREAM）和协议（默认为IPPROTO_TCP）。
   • 绑定地址（bind）：通过 bind()函数将套接字与特定的IP地址和端口号绑定。
   • 监听连接（listen）：调用 listen()函数使套接字进入监听状态，准备接受客户端的连接请求。
   • 接受连接（accept）：使用 accept()函数等待并接受客户端的连接请求，返回一个新的套接字用于与该客户端通信。
   • 读写数据（read/write）：通过新套接字进行数据的读取和写入。
   • 关闭连接（close）：完成通信后，关闭套接字。

2. 客户端：

   • 创建套接字：与服务器端相同，创建一个TCP套接字。
   • 连接服务器（connect）：使用 connect()函数尝试与服务器的指定地址和端口建立连接。
   • 读写数据：一旦连接成功，即可通过套接字进行数据的读写操作。
   • 关闭连接：通信结束后，关闭套接字。

UDP套接字通信

UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的、不可靠的数据报协议。相比TCP，UDP不保证数据包的顺序或是否到达，但提供了较低的延迟和简单的通信机制，适用于对实时性要求较高而对数据完整性和顺序要求不高的场景。

步骤概述：

对于UDP，服务器端和客户端的流程与TCP类似，但省去了连接建立和监听步骤：

• 服务器端：

  • 创建套接字，指定为UDP类型（SOCK_DGRAM）。
  • 绑定地址。
  • 使用 recvfrom()接收数据，并可选地使用 sendto()向特定地址发送数据，无需事先建立连接。
  • 关闭套接字。

• 客户端：

  • 创建UDP套接字。
  • 直接使用 sendto()发送数据到服务器地址。
  • 可以使用 recvfrom()接收来自服务器的响应（如果需要）。
  • 关闭套接字。

示例代码片段

TCP服务器示例：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main() {
    int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(12345);

    bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
    listen(listenfd, 10);

    struct sockaddr_in cliaddr;
    socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);
    int connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &clilen);

    char buffer[1024];
    read(connfd, buffer, 1024);
    printf("Received message: %s\n", buffer);
    write(connfd, "Hello from server", strlen("Hello from server"));

    close(connfd);
    close(listenfd);

    return 0;
}
​

TCP客户端示例：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(12345);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);

    connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));

    write(sockfd, "Hello from client", strlen("Hello from client"));
    char buffer[1024] = {0};
    read(sockfd, buffer, 1024);
    printf("Received message: %s\n", buffer);

    close(sockfd);

    return 0;
}
​

分析说明表

通过上述介绍和示例，可以看出，在Linux下实现套接字通信是网络编程的基础，掌握TCP和UDP两种模式对于构建高效、稳定的网络应用至关重要。实际开发中，根据应用场景的具体需求选择合适的通信模型是关键。