嵌入式編程常見的3種socket接口類型解析

在Linux中的網(wǎng)絡(luò)編程是通過socket接口來進(jìn)行的，是一種文件描述符。socket也有一個(gè)類似于打開文件的函數(shù)調(diào)用，該函數(shù)返回一個(gè)整型的socket描述符，隨后的連接建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^socket來實(shí)現(xiàn)的。

常見的socket有3種類型：

(1)流式socket (SOCK_STREAM)流式套接字提供可靠的、面向連接的通信流;它使用TCP協(xié)議，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和順序性。

(2)數(shù)據(jù)報(bào)socket(SOCK_DGRAM)數(shù)據(jù)報(bào)套接字定義了一種無連接的服務(wù)，數(shù)據(jù)通過相互獨(dú)立的報(bào)文進(jìn)行傳輸，是無序的，并且不保證是可靠、無差錯(cuò)的。它使用數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP。

(3)原始socket，原始套接字允許對底層協(xié)議如IP或ICMP進(jìn)行直接訪問，它功能強(qiáng)大但使用較為不便，主要用于一些協(xié)議的開發(fā)。

1.sockaddr/_in:是用來保存 socket 信息的，在 建立 socketadd 或 sockaddr_in 后,就可以對該 socket 進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮髁恕?/span>

struct sockaddr {

unsigned short sa_family; /*地址族*/

char sa_data[14]; /*14 字節(jié)的協(xié)議地址,包含該 socket 的 IP 地址和端口號(hào)。*/

};

struct sockaddr_in {

short int sin_family; /*地址族*/

unsigned short int sin_port; /*端口號(hào)*/

struct in_addr sin_addr; /*IP 地址*/

unsigned char sin_zero[8]; /*填充 0 以保持與 struct sockaddr 同樣大小*/

};

常用sa_family有以下幾種：

• AF_INET:IPv4 協(xié)議

• AF_INET6:IPv6 協(xié)議

• AF_LOCAL:UNIX 域協(xié)議

• AF_LINK:鏈路地址協(xié)議

• AF_KEY:密鑰套接字(socket)

2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)先順序

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種字節(jié)優(yōu)先順序：高位字節(jié)優(yōu)先(大端模式)和低位字節(jié)優(yōu)先(小段模式)。Internet上以高位字節(jié)優(yōu)先的順序在網(wǎng)絡(luò)傳輸，而PC機(jī)通常采用小端模式，因此有時(shí)候需要對兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)優(yōu)先順序進(jìn)行轉(zhuǎn)換。用到了4個(gè)函數(shù)：htons()、ntohs()、htonl()和ntohl()。h代表host，n代表network，s代表short，l代表long。通常16位的IP端口號(hào)用s，而IP地址用l。

函數(shù)格式說明

• uint16_t htons(unit16_t host16bit)參數(shù)是主機(jī)字節(jié)序的16bit數(shù)據(jù)

• uint32_t htonl(unit32_t host32bit)參數(shù)是主機(jī)字節(jié)序的32bit數(shù)據(jù)

• uint16_t ntohs(unit16_t net16bit)參數(shù)是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的16bit數(shù)據(jù)

• uint32_t ntohs(unit32_t net32bit)參數(shù)是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的32bit數(shù)據(jù)

地址格式轉(zhuǎn)化

IP地址通常由數(shù)字加點(diǎn)(192.168.0.1)的形式表示，而在struct in_addr中使用的IP地址是由32位整數(shù)表示，為了轉(zhuǎn)換可以使用下面三個(gè)函數(shù)：

Pv4中用到的函數(shù)有inet_aton、inet_addr和inet_ntoa。

Pv4和IPv6兼容的函數(shù)有inet_pton和inet_ntop，這里，p表示十進(jìn)制，n表示二進(jìn)制。

int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr)

int inet_ntop(int family, void *addrptr, char *strptr, size_t len)

family傳入AF_INET或AF_INET6，addrptr是轉(zhuǎn)化后的地址，strptr是要轉(zhuǎn)化的值，len是轉(zhuǎn)化后值的大小，成功返回0，出錯(cuò)返回-1。

int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp);

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

其中，inet_aton將a.b.c.d形式的IP轉(zhuǎn)換為32位的IP，存儲(chǔ)在inp指針里面;inet_ntoa是將32位IP轉(zhuǎn)換為a.b.c.d的格式;inet_addr將一個(gè)點(diǎn)分十進(jìn)制的IP轉(zhuǎn)換成一個(gè)長整數(shù)型數(shù)。

名字地址轉(zhuǎn)換

通常，人們在使用過程中不愿記憶冗長的IP地址，因此，使用主機(jī)名是很好的選擇。gethostbyname()將主機(jī)名轉(zhuǎn)化為IP地址，gethostbyaddr()則是逆操作，將IP地址轉(zhuǎn)換為主機(jī)名。它們都涉及到一個(gè)hostent的結(jié)構(gòu)體，如下：

struct hostent

{

char *h_name; /*正式主機(jī)名*/

char **h_aliases; /*主機(jī)別名*/

int h_addrtype; /*地址類型*/

int h_length; /*地址字節(jié)長度*/

char **h_addr_list; /*指向IPv4或IPv6的地址指針數(shù)組*/

};

我們調(diào)用gethostbyname()或者gethostbyaddr()后就能返回hostent結(jié)構(gòu)體的相關(guān)信息。

3.socket編程的基本函數(shù)有socket()、bind()、listen()、accept()、sent()、sendto()、recv()、以及recvfrom()等，具體介紹如下。

基于TCP-服務(wù)器：創(chuàng)建socket()—>bind()綁定IP地址、端口信息到socket上—>listen()設(shè)置允許最大連接數(shù)—>accept()等待來自客戶端的連接請求—>send()、recv()或者read()、write()收發(fā)數(shù)據(jù)—>關(guān)閉連接。

基于TCP-客戶端：創(chuàng)建socket()—>設(shè)置要連接的服務(wù)器IP地址和端口等屬性—>connect()連接服務(wù)器—>send()、recv()或read()、write()收發(fā)數(shù)據(jù)—>關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接。

循環(huán)服務(wù)器：服務(wù)器在同一時(shí)間只能響應(yīng)一個(gè)客戶端的請求。

socket(...);

bind(...);

listen(...);

while(1)

{

accept(...);

process(...);

close(...);

}