socket编程(TCP)

int connect(int sockfd，const struct sockaddr *addr，socklen_t len);
功能：
    主动跟服务器建立链接
参数：
    sockfd：socket套接字
    addr:   连接的服务器地址结构
    len：  地址结构体长度
返回值：
    成功：0    失败：其他
头文件
	#include <sys/socket.h>

注意：

1、connect建立连接之后不会产生新的套接字
2、连接成功后才可以开始传输TCP数据
3、头文件：#include <sys/socket.h>

1.4、send函数

ssize_t send(int sockfd, const void* buf,size_t nbytes, int flags);
功能：
    用于发送数据
参数：
    sockfd： 已建立连接的套接字
    buf：    发送数据的地址
    nbytes:  发送缓数据的大小(以字节为单位)
    flags:    套接字标志(常为0)
返回值：
    成功发送的字节数
头文件：
    #include <sys/socket.h>

1.5、recv函数

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags);
功能：
    用于接收网络数据
参数：
    sockfd：套接字
    buf: 接收网络数据的缓冲区的地址
    nbytes: 接收缓冲区的大小(以字节为单位)
    flags: 套接字标志(常为0)
返回值：
    成功接收到字节数
头文件：
    #include <sys/socket.h>

案例：TCP客户端

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
//TCP客户端
int main()
{
	//创建一个TCP套接字 SOCK_STREAM
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	printf("sockfd = %d\n", sockfd);
	
	//bind是可选的
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(9000);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	bind(sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	
	//connect链接服务器
	struct sockaddr_in ser_addr;
	bzero(&ser_addr,sizeof(ser_addr));
	ser_addr.sin_family = AF_INET;
	ser_addr.sin_port = htons(8000);//服务器的端口
	ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.110");//服务器的IP
	//如果sockfd没有绑定固定的IP以及端口 在调用connect时候 系统给sockfd分配自身IP以及随机端口
	connect(sockfd, (struct sockaddr *)&ser_addr,sizeof(ser_addr));
	
	//给服务器发送数据 send
	printf("发送的消息:");
	char buf[128]="";
	fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
	buf[strlen(buf)-1]=0;
	send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);
	
	//接收服务器数据 recv
	char msg[128]="";
	recv(sockfd, msg,sizeof(msg), 0);
	printf("服务器的应答:%s\n", msg);
	
	//关闭套接字
	close(sockfd);
	return 0;
}

运行结果：
socket编程(TCP)

2、TCP服务器

做为TCP服务器需要具备的条件

1、具备一个可以确知的地址 bind
2、让操作系统知道是一个服务器，而不是客户端 listen
3、等待连接的到来 accpet
对于面向连接的TCP协议来说，连接的建立才真正意味着数据通信的开始.

2.1、listen 函数

int listen(int sockfd, int backlog);
功能：
    将套接字由主动修改为被动。
    使操作系统为该套接字设置一个连接队列，用来记录所有连接到该套接字的连接。
参数：
    sockfd： socket监听套接字
    backlog：连接队列的长度
返回值：
    成功：返回0

2.2、accept函数

int accept(int sockfd,struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);
功能：
    从已连接队列中取出一个已经建立的连接，如果没有任何连接可用，则进入睡眠等待(阻塞)
参数：
    sockfd： socket监听套接字
    cliaddr: 用于存放客户端套接字地址结构
    addrlen：套接字地址结构体长度的地址
返回值：
    已连接套接字
头文件：
    #include <sys/socket.h>

注意：

返回的是一个已连接套接字，这个套接字代表当前这个连接

socket编程(TCP)

案例：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
	//1、创建一个tcp监听套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	
	//2、使用bind函数 给监听套接字 绑定固定的ip以及端口
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(8000);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(my_addr));
	
	//3、使用listen创建连接队列 主动变被动
	listen(sockfd, 10);
	
	//4、使用accpet函数从连接队列中 提取已完成的连接 得到已连接套接字
	struct sockaddr_in cli_addr;
	socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
	int new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_len);
	//new_fd代表的是客户端的连接   cli_addr存储是客户端的信息
	char ip[16]="";
	inet_ntop(AF_INET,&cli_addr.sin_addr.s_addr, ip,16);
	printf("客户端:%s:%hu连接了服务器\n",ip,ntohs(cli_addr.sin_port));
	
	//5、获取客户端的请求 以及 回应客户端
	char buf[128]="";
	recv(new_fd, buf,sizeof(buf),0);
	printf("客户端的请求为:%s\n",buf);
	
	send(new_fd,"recv", strlen("recv"), 0);
	
	
	//6、关闭已连接套接字
	close(new_fd);
	
	//7、关闭监听套接字
	close(sockfd);
	
	return 0;
}

运行结果：
socket编程(TCP)

3、TCP的三次握手四次挥手

3.1、TCP的三次握手客户端 connec函数调用的时候发起

SYN是一个链接请求：是TCP报文中的某一个二进制位
socket编程(TCP)

第一次握手：客户端发送SYN请求链接服务器
第二次握手：服务器 ACK回应客户端的链接请求同时服务器给客户端发出链接请求
第三次握手：客户端 ACK回应服务器的链接请求

3.2、四次挥手调用close 激发底层发送FIN关闭请求

不缺分客户端或服务器先后问题。
socket编程(TCP)
第一次挥手：A调用close 激发底层发送FIN关闭请求并且A处于半关闭状态
第二次挥手：B的底层给A回应ACK 同时导致B的应用层recv/read收到0长度数据包
第三次挥手：B调用close 激发底层给A发送FIN关闭请求并且B处于半关闭状态
第四次挥手：A的底层给B回应ACK 同时 A处于完全关闭状态，B收到A的ACK也处于完全关闭状态

3.3、close 关闭套接字

socket编程(TCP)

4、TCP并发服务器

并发服务器：同时服务于多个客户端
TCP并发服务器:本质是TCP服务器，同时服务于多个客户端
TCP并发服务器的注意点：
TCP服务器、提取多个客户端、开启进程或线程处理每个客户端

4.1、多线程（常用）

socket编程(TCP)

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
//TCP并发ECHO服务器（并发回执服务器---客户端给服务器发啥 服务器就给客户端回啥）
void* deal_client_fun(void *arg)//arg = &new_fd
{
	//并发服务器的核心服务代码（各不相同）
	//通过arg获得已连接套接字
	int fd = *(int *)arg;
	while(1)//以下语句是服务器的核心代码
	{
		//获取客户端请求
		char buf[128]="";
		int len = recv(fd,buf,sizeof(buf), 0);
		if(len == 0)
			break;
		//回应客户端
		send(fd, buf, len, 0);
	}
	
	close(fd);
}
int main()
{
	//1、创建tcp监听套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sockfd < 0)
	{
		perror("socket");
	}
	int yes = 1;
     setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,sizeof(yes));
     
	//2、给TCP监听套接字 bind固定的IP以及端口信息
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(8000);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("bind");
	}
	//3、调用listen 将sockfd主动变被动  同时创建链接队列
	listen(sockfd, 10);
	
	//4、提取完成链接的客户端 accept
	//accept调用一次 只能提取一个客户端
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in cli_addr;
		socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
		int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cli_addr , &cli_len);
		
		//遍历客户端的信息ip port
		unsigned short port=ntohs(cli_addr.sin_port);
		char ip[16]="";
		inet_ntop(AF_INET,&cli_addr.sin_addr.s_addr, ip, 16);
		printf("已有客户端:%s:%hu连接上了服务器\n", ip, port);
		
		//对每一个客户端 开启一个线程 单独的服务器客户端
		pthread_t tid;
		pthread_create(&tid,NULL, deal_client_fun, (void *)&new_fd);
		//线程分离
		pthread_detach(tid);
	}	
	
	//关闭监听套接字
	close(sockfd);
	
	return 0;
}

运行结果：
socket编程(TCP)
上述代码如果客户端正常退出不会有啥影响，但是如果服务器意外退出绑定的端口信息来不及释放，就会造成系统临时占用服务器上次bind的端口，如果在5~6分钟之内再次运行服务器这是导致新运行的服务器 bind失败

socket编程(TCP)

4.2、解决上述问题：端口复用

服务器的进程网络资源任然被占用一般1分钟作用释放

int yes = 1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,sizeof(yes));

将上面的两句话添加到socket只有 bind函数之前

4.3、并发服务器多进程实现

socket编程(TCP)

案例

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
//TCP并发ECHO服务器（并发回执服务器---客户端给服务器发啥 服务器就给客户端回啥）
void deal_client_fun(int fd)//fd = new_fd
{
	while(1)//以下语句是服务器的核心代码
	{
		//获取客户端请求
		char buf[128]="";
		int len = recv(fd,buf,sizeof(buf), 0);
		if(len == 0)
			break;
		//回应客户端
		send(fd, buf, len, 0);
	}
	
	return;
}
int main()
{
	//1、创建tcp监听套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sockfd < 0)
	{
		perror("socket");
	}
	//端口复用
	int yes = 1;
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,sizeof(yes));
	
	//2、给TCP监听套接字 bind固定的IP以及端口信息
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(8000);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("bind");
	}
	//3、调用listen 将sockfd主动变被动  同时创建链接队列
	listen(sockfd, 10);
	
	//4、提取完成链接的客户端 accept
	//accept调用一次 只能提取一个客户端
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in cli_addr;
		socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
		int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cli_addr , &cli_len);
		
		//遍历客户端的信息ip port
		unsigned short port=ntohs(cli_addr.sin_port);
		char ip[16]="";
		inet_ntop(AF_INET,&cli_addr.sin_addr.s_addr, ip, 16);
		printf("已有客户端:%s:%hu连接上了服务器\n", ip, port);
		
		pid_t pid;
		if(fork() == 0)//子进程  服务器客户端 不需要监听套接字
		{
			//关闭监听套接字
			close(sockfd);
			
			//服务于客户端
			deal_client_fun(new_fd);
			
			//关闭已连接套接字
			close(new_fd);
			_exit(-1);
		}
		else//父进程
		{
			//监听新的连接到来 不需要和客户端通信 必须关闭已连接套接字new_fd
			close(new_fd);
		}
	}	
	
	//关闭监听套接字
	close(sockfd);
	
	return 0;
}

运行结果：

socket编程(TCP)

总结：

TCP并发服务器进程版：父子进程资源独立某个进程结束不会影响已有的进程服务器更加稳定代价多进程会消耗很多资源。
TCP并发服务器线程版：线程共享进程资源资源开销小但是一旦主进程结束所有线程都会结束服务器先对进程不是那么稳定

临时复习：已连接套接字和 accpet中返回的客户端地址结构分析

socket编程(TCP)

5、HTTP协议

HTTP基于TCP
socket编程(TCP)

5.1、HTTP协议的概述

5.1.1、web服务器简介

Web服务器又称WWW服务器、网站服务器等
特点
使用HTTP协议与客户机浏览器进行信息交流
不仅能存储信息，还能在用户通过web浏览器提供的信息的基础上运行脚本和程序
该服务器需可安装在UNIX、Linux或Windows等操作系统上
著名的服务器有Apache、Tomcat、 IIS等

5.1.2、HTTP协议

Webserver—HTTP协议
概念
一种详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通信的规则，通过因特网传送万维网文档的数据传送协议
特点
1、支持C/S架构
2、简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径，常用方法:GET、POST
3、无连接：限制每次连接只处理一个请求
4、无状态：即如果后续处理需要前面的信息，它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量会增大

5.2、Webserver 通信过程

我们写的是服务器端必须是TCP并发服务器客户端由浏览器充当
socket编程(TCP)

5.3、Web编程开发

网页浏览（使用GET方式）
客户端浏览器请求：
socket编程(TCP)

服务器收到的数据（浏览器发出的文件请求）：

服务器应答的格式：请求成功服务器打开文件成功给浏览器发送的报文

服务器应答的格式：请求失败打开本地文件失败给浏览器发报文

案例：webserver服务器

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
char head[] = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"						\
				  "Content-Type: text/html\r\n"				\
				  "\r\n";
char err[]=	"HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"			\
					"Content-Type: text/html\r\n"			\
					"\r\n"								\
					"<HTML><BODY>File not found</BODY></HTML>";
void *deal_client_fun(void *arg)//arg=new_fd
{
	int new_fd = (int)arg;
	
	//1、recv获取客户端的请求（只需要调用一次）
	unsigned char buf[512]="";
	recv(new_fd,buf,sizeof(buf), 0);
	
	//2、解析buf 提取所请求的文件名
	char file_name[128]="./html/";
	sscanf(buf,"GET /%s", file_name+7);
	if(file_name[7]=='\0')
		char file_name[128]="./html/index.html";
	
	//3、打开本地文件
	int fd = open(file_name, O_RDONLY);
	if(fd < 0)//打开文件失败
	{
		perror("open");
		//发送失败报文给客户端
		send(new_fd, err, strlen(err), 0);
	}
	else//打开本地文件成功
	{
		//发送成功报文 请准备接受
		send(new_fd, head, strlen(head), 0);
		
		//不停的给浏览器客户端 发送文件数据
		while(1)
		{
			//从本地文件读取数据
			unsigned char buf[1024]="";
			int ret = read(fd,buf,sizeof(buf));
			printf("ret=%d\n", ret);
			if(ret<1024)//文件末尾 将数据发送出去
			{
				send(new_fd,buf,ret,0);
				break;
			}
			send(new_fd,buf,ret,0);
		}
		
		//关闭本地文件描述符
		close(fd);
	}
	
	close(new_fd);
	return NULL;
}

//运行的方式：./a.out 8000
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc != 2)
	{
		printf("./a.out 8000\n");
		return 0;
	}
	
	//1、创建TCP监听套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sockfd < 0)
	{
		perror("socket");
		return 0;
	}
	
	//2、端口复用
	int yes = 1;
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,sizeof(yes));
	
	//3、给服务器绑定固定的IP以及端口
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("bind");
	}
	
	//4、使用listen函数 将套接字 由主动变被动 创建连接队列
	listen(sockfd, 15);
	
	
	//5、while不停的提取客户端 产生已连接套接字
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in cli_addr;
		socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
		int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cli_addr , &cli_len);
		
		//遍历客户端的信息ip port
		unsigned short port=ntohs(cli_addr.sin_port);
		char ip[16]="";
		inet_ntop(AF_INET,&cli_addr.sin_addr.s_addr, ip, 16);
		printf("已有客户端:%s:%hu连接上了服务器\n", ip, port);
		
		//创建线程 服务于客户端
		pthread_t tid;
		pthread_create(&tid,NULL, deal_client_fun, (void *)new_fd);
		pthread_detach(tid);
	}
	
	//关闭监听套接字
	close(sockfd);
	return 0;
}

socket编程(TCP)

相关标签：网络编程 linux http 多线程 socket

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socket编程(TCP)

TCP面向链接编程

TCP协议的特点

1、TCP客户端

1.1、创建tcp套接字

1.2、做为客户端需要具备的条件

1.3、connect链接服务器的函数

1.4、send函数

1.5、recv函数

案例：TCP客户端

2、TCP服务器

做为TCP服务器需要具备的条件

2.1、listen 函数

2.2、accept函数

案例：

3、TCP的三次握手 四次挥手

3.1、TCP的三次握手 客户端 connec函数调用的时候发起

3.2、四次挥手 调用close 激发 底层发送FIN关闭请求

3.3、close 关闭套接字

4、TCP并发服务器

4.1、多线程（常用）

4.2、解决上述问题：端口复用

4.3、并发服务器 多进程实现

案例

总结：

5、HTTP协议

5.1、HTTP协议的概述

5.1.1、web服务器简介

5.1.2、HTTP协议

5.2、Webserver 通信过程

5.3、Web编程开发

案例：webserver服务器

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3、TCP的三次握手四次挥手

3.1、TCP的三次握手客户端 connec函数调用的时候发起

3.2、四次挥手调用close 激发底层发送FIN关闭请求

4.3、并发服务器多进程实现