我们都知道，同一台计算机上的进程可以通过IPC（进程间通信）机制进行通信；而不同机算计上运行的进程则通过网络IPC，即套接字（socket）进行通信。Linux下的socket API是基于BSD套接口而是实现的，通过这些统一的API就可以轻松实现进程间的网络通信。此外，socket API即可用于面向连接（TCP）的数据传输，又可用于无连接（UDP）的数据传输。一般使用Client/Server交互模型进行通信。

本文以及下文将实现一个面向连接的C/S通信模型。本文首先介绍服务器端的实现。

1.创建套接字

#include < sys/socket.h >
int socket(int domain, int type, int protocol);

通过socket函数可以创建一个套接字描述符，这个描述符类似文件描述符。通过这个套接字描述符就可以对服务器进行各种相关操作。

该函数包含三个参数，domain参数用于指定所创建套接字的协议类型。通常选用AF_INET，表示使用IPv4的TCP/IP协议；如果只在本机内进行进程间通信，则可以使用AF_UNIX。参数type用来指定套接字的类型，SOCK_STREAM用于创建一个TCP流的套接字，SOCK_DGRAM用于创建UDP数据报套接字。参数protocol通常取0。对于本文所描述的服务器，创建套接字的示例代码如下：

	if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {

		printf("socket error!\n");
		exit(1);
	}

2.绑定套接字

对于服务器而言，它的IP地址和端口号一般是固定的。服务器的IP即为本地IP，而服务器的端口号则需要显示的指定。通过bind函数可将服务器套接字和一个指定的端口号进行绑定。

在具体介绍绑定函数之前，先说明一下socket中的套接字地址结构。由于套接字是通过IP地址和端口号来唯一确定的，因此socket提供了一种通用的套接字地址结构：

   struct sockaddr {
               sa_family_t sa_family;
               char        sa_data[14];
           }

sa_family指定了套接字对应的协议类型，如果使用TCP/IP协议则改制为AF_INET；sa_data则用来存储具体的套接字地址。不过在实际应用中，每个具体的协议族都有自己的协议地址格式。比如TCP/IP协议组对应的套接字地址结构体为：

struct sockaddr_in {
	short int sin_family; /* Address family */
	unsigned short int sin_port; /* Port number */
	struct in_addr sin_addr; /* Internet address */
	unsigned char sin_zero[8]; /* Same size as struct sockaddr */
};

struct in_addr {
	unsigned long s_addr;
};

该地址结构和sockaddr结构均为16字节，因此通常在编写基于TCP/IP协议的网络程序时，使用sockaddr_in来设置具体地址，然后再通过强制类型转换为sockaddr类型。

绑定函数的函数原型如下：

       #include < sys/socket.h >
       int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数sockfd即服务器的套接字描述符；addr参数指定了将socket绑定到的本地地址；addrlen则为所使用的地址结构的长度。示例代码如下：

	memset(&my_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

	if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,
				sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) {

		printf("bind error!\n");
		exit(1);
	}

注意在上述代码中，将IP地址设置为INADDR_ANY，这样就既适合单网卡的计算机又适合多网卡的计算机。

3.在套接字上监听

对于C/S模型来说，通常是客户端主动的对服务器端发送连接请求，服务器接收到请求后再具体进行处理。服务器只有调用了listen函数才能宣告自己可以接受客户端的连接请求，也就是说，服务器此时处于被动监听状态。listen函数的原型如下：

       #include < sys/socket.h >
       int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd为服务器端的套接字描述符，backlog指定了该服务器所能连接客户端的最大数目。超过这个连接书目后，服务器将拒绝接受客户端的连接请求。示例代码如下：

        #define BACKLOG 10
	if(listen(sockfd, BACKLOG) == -1) {

		printf("listen error!\n");
		exit(1);
	}

4.接受连接

listen函数只是将服务器套接字设置为等待客户端连接请求的状态，真正接受客户端连接请求的是accept函数：

      #include < sys/socket.h >
       int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

accept函数中所使用的参数都在上面的API中有所描述。accept函数执行成功后将返回一个代表客户端的套接字描述符，服务器进程通过该套接字描述符就可以与客户端进行数据交换。

5.数据传输

由于socket适用多个数据传输协议，则不同的协议就对应不同的数据传输函数。与TCP协议对应的发送数据和接受数据的函数如下：

       #include < sys/socket.h >
       #include < sys/types.h >
       ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
       ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

从这两个函数的原型可以看书，socket中的数据传输函数与普通文件的读写函数类似，只不过第一个参数需要传递套接字描述符；buf指定数据缓冲区；len为所传输数据的长度；flag一般取0。示例代码如下：

	while (1) {
		sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
		if ((client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&remote_addr, &sin_size)) == -1) {
			printf("accept error!\n");
			continue;
		}
		/*
                 *进行相应的数据处理；
                 */
	}

如示例代码所示，通过while循环使得服务器对客户端进行持续监听。如果客户端有连接请求则新建一个代表客户端的套接字描述符，进而进行对客户端数据的接受和发送。

上述的几个函数属于网络编程中最基本的也是最关键的几个API，依次通过上述的方法就可以完成服务器端的程序的编写，具体的过程还可以参考下图：

正如上图所示，在处理完客户端的数据传输请求后，必须通过close函数关闭客户端的连接。

参考：

1.Linux C编程实战；童永清 著；人民邮电出版社；

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