linux操作系統(tǒng)中bsd套接口開發(fā)的基礎(chǔ)介紹

這篇文章是關(guān)于如何用BSD套接口創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)程序的基礎(chǔ)介紹 。在下一篇中，我們會(huì)解決涉及到建立(網(wǎng)絡(luò))deamon進(jìn)程的問題。而且今后的文章我們還會(huì)涉及到使用遠(yuǎn)程過程調(diào)用(RPC)，以及用CORBA/distributed objects進(jìn)行開發(fā)。

一、TCP/IP的基礎(chǔ)介紹

TCP/IP協(xié)議族允許兩個(gè)運(yùn)行在同一臺(tái)電腦或者由網(wǎng)絡(luò)連接在一起的兩臺(tái)電腦上的程序進(jìn)行通訊。這個(gè)協(xié)議族是專門為了在不可靠的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊設(shè)計(jì)的。TCP/IP允許兩個(gè)基本的操作模式——面向連接的可靠的傳輸(指TCP)和無連接的(connectionless)不可靠的傳輸(UDP)。

TCP提供帶有對(duì)上層協(xié)議透明的中繼功能的，順序的，可靠的，雙向的(bi-directional),以連接為基礎(chǔ)的字節(jié)傳輸流。TCP將你的信息分割成數(shù)據(jù)報(bào)(不大于64kb)并保證所有的數(shù)據(jù)報(bào)無誤的按照順序都到達(dá)目的地。由于以連接為基礎(chǔ)，所以一個(gè)虛擬連接必須在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體(network entity)和另一個(gè)之間進(jìn)行通信前建立。UDP相反則提供一個(gè)(非�？斓�)無連接的不可靠消息傳輸(消息的大小是一個(gè)確定的最大長度)。

為了使程序間可以相互通信，不論他們是在同一個(gè)機(jī)器(通過loopback接口)還是不同主機(jī)，每一個(gè)程序都必須有獨(dú)立的地址。

TCP/IP地址由兩部分組成——用來辨別機(jī)器的IP地址和用來辨別在那臺(tái)機(jī)器上的特定程序的端口地址。

地址可以是點(diǎn)分(dotted-quad)符號(hào)形式的(如，127.0.0.1)或者是主機(jī)名形式的(如，www.csdn.net)。系統(tǒng)可以使用/etc/hosts或DNS域名服務(wù)(如果可以獲得的話)進(jìn)行主機(jī)名到點(diǎn)分符號(hào)地址(也就是IP地址)的轉(zhuǎn)換。

端口從1號(hào)開始編號(hào)。1和IPP0RT_RESERVED(在/usr/include/netinet/in.h中定義，通常為1024)之間的段口號(hào)保留給系統(tǒng)使用(也就是說，你必須以root的身份建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來綁定這部分的端口)。

最簡單的網(wǎng)絡(luò)程序大都用的客戶-服務(wù)器模型。一個(gè)服務(wù)進(jìn)程等待一個(gè)客戶進(jìn)程連接他。當(dāng)連接建立時(shí)，服務(wù)器代表客戶執(zhí)行特定的任務(wù)，通常這這以后連接就中斷了。

二、使用BSD套接口界面

最通行的TCP/IP編程方法就是使用BSD套接口界面編程。通過它，網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)(network endpoints)(IP地址和端口地址)以套接口(sockets)的形式出現(xiàn)。

這套套接口IPC(interprocess communication，進(jìn)程間通訊)設(shè)施(從4.2BSD開始引入)的設(shè)計(jì)是為了能讓網(wǎng)絡(luò)程序的設(shè)計(jì)能夠獨(dú)立于不同的底層通信設(shè)施。

1、建立一個(gè)服務(wù)器程序

要使用BSD界面建立一個(gè)服務(wù)器程序，你必須通過以下步驟：

（1）通過函數(shù)socket()建立一個(gè)套接口

（2）通過函數(shù)bind()綁定一個(gè)地址(IP地址和端口地址)。這一步確定了服務(wù)器的位置，使客戶端知道如何訪問。

（3）通過函數(shù)listem()監(jiān)聽(listen)端口的新的連接請(qǐng)求。

（4）通過函數(shù)accept()接受新的連接。

通常，維護(hù)代表了客戶的請(qǐng)求可能需要花費(fèi)相當(dāng)長的一段時(shí)間。在處理一個(gè)請(qǐng)求時(shí)，接收和處理新的請(qǐng)求也應(yīng)該是高效的。達(dá)到這種目的的最通常的做法是讓服務(wù)器通過fork()函數(shù)拷貝一份自己的進(jìn)程來接受新的連接。

以下的例子顯示了服務(wù)器是如何用C實(shí)現(xiàn)的：

以下為引用的內(nèi)容：

/*
 * Simple "Hello, World!" server
 * Ivan Griffin (ivan.griffin@ul.ie)
 */

/* Hellwolf Misty translated */

#include  /* */
#include  /* exit() */
#include  /* memset(), memcpy() */
#include  /* uname() */
#include 
#include　　/* socket(), bind(),
listen(), accept() */
#include 
#include 
#include 
#include  /* fork(), write(), close() */

/*
 * constants
 */
const char MESSAGE[] = "Hello, World!\n";
const int BACK_LOG = 5;

/*

 *程序需要一個(gè)命令行參數(shù)：需要綁定的端口號(hào)
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
int serverSocket = 0,
on = 0,
port = 0,
status = 0,
childPid = 0;
struct hostent *hostPtr = NULL;
char　 hostname[80] = "";
struct sockaddr_in serverName = { 0 };

　　if (2 != argc)
{
fprintf(stderr, "Usage: %s \n",
  argv[0]);
exit(1);
}
port = atoi(argv[1]);
/ *
  *socket()系統(tǒng)調(diào)用，帶有三個(gè)參數(shù)：
  *　　　　1、參數(shù)domain指明通信域，如PF_UNIX(unix域)，PF_INET(IPv4)，
  *　　　　　 PF_INET6(IPv6)等
  *　　　　2、type指明通信類型，最常用的如SOCK_STREAM(面向連接可靠方式，  
  *　　　　　 比如TCP)、SOCK_DGRAM(非面向連接的非可靠方式，比如UDP)等。
  *　　　　3、參數(shù)protocol指定需要使用的協(xié)議。雖然可以對(duì)同一個(gè)協(xié)議
  *　　　　　 家族(protocol family)(或者說通信域(domain))指定不同的協(xié)議
  *　　　　　 參數(shù)，但是通常只有一個(gè)。對(duì)于TCP參數(shù)可指定為IPPROTO_TCP,對(duì)于
  *　　　　　 UDP可以用IPPROTO_UDP。你不必顯式制定這個(gè)參數(shù)，使用0則根據(jù)前
  *　　　　　 兩個(gè)參數(shù)使用默認(rèn)的協(xié)議�！　� 
  */  
serverSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 
  IPPROTO_TCP);
if (-1 == serverSocket)
{
perror("socket()");
exit(1);
}
 
/* 
* 一旦套接口被建立，它的運(yùn)作機(jī)制可以通過套接口選項(xiàng)(socket option)進(jìn)行修改。　

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