Socket（转）
原文：https://www.cnblogs.com/ajianbeyourself/p/3771111.html
了解Socket也有段时间了，以前总以为它很高深，自己学了之后感觉没想象的那么难。其实很多事情都是这样，在没有了解之前总感觉神秘不可测，
但了解熟悉之后其实还好，远没自己想象的那么难。Socket是进程间通信的方法之一，可用于同一主机的两个进程，也可用于不同主机的两个进程。
Socket通信双方分为服务端和客户端，客户端是主动方，连接的建立和关闭都是由客户端发起的。建立socket时，要指定套接字地址家族
（address family）和套接字类型（type）。地址家族代表所有的协议族，最常用的是AF_INET，它指TCP/IP协议，它支持两个进程在同一台主机或不
同主机，另外还有一个地址家族AF_UINX，它只支持同主机的两个进程通信，而且只用于类UNIX操作系统，用的不多；套接字类型貌似是指传输层
协议，常用的是SOCK_STREAM，代表TCP协议，有时也会用SOCK_DGRAM，代表UDP协议。下面，以TCP类型的Socket来说明，建立Socket通信
的过程用的是OS内的TCP/IP协议，下面代码用到是Python的socket库，与C标准库中的socket API大同小异。
图片参考资料：http://www.cnblogs.com/jamiechu/archive/2012/12/17/2808165.html，有修改
服务端代码
(1) 建立socket
指定其地址家族和类型，代码如下
listen_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)，其实这两个参数值可省，因为他们是默认值。
(2) bind本机地址
地址格式为IP+PORT，IP可以不用填，而PORT要指定，介于1024~49151。代码如下
HOST=’’
PORT=40000
ADDR = (HOST,PROT)
listen_sock.bind(ADDR)
(3) 设置该socket为被动监听
默认的，新建的socket是主动的，也就是客户端类型的socket，主动发起连接，在服务器端要设置成被动的。并设定最大连接数，在服务端会有两个队列，
一个是正在建立连接的队列，即正在进行TCP三次握手的连接，另一个是已经建立好连接的队列，它们已经完成了三次握手，但还没有被处理。当调用
accept()时会从该队列pop出一个连接，进行处理，如recv()等，所以我称这个队列为已连接未处理队列。貌似listen(backlog)中的backlog在不同的OS
上有不同的含义，因为OS对TCP/IP的实现略有不同，一般可以理解为上面两个队列长度的最大值，也就是说它是正在建立连接和已建立但还没有处理的连
接的最大数目。当达到最大的连接数时，服务器端对新来的连接不与响应，这会导致客户端超时重发。设定监听后，OS内核会对客户端发来的TCP连接自动
完成三次握手的过程。代码如下
listen_sock.listen(10)
(4) 三次握手
既不是listen()完成，也不是accept()完成，当调用listen()设置好监听和队列长度后，内核中有相应的进程就一直监听并完成TCP的三次握手，这个过程与用
户进程是分开的，可以认为它是一个独立的内核进程，对完成三次握手的每一个连接，内核都会给它建立一个新的服务端socket，并用该socket与客户端通
信，我们称该socket为connected_socket。也就是说监听socket只用于处理所有未完成三次握手的连接，一旦完成三次握手，那它就由已连接socket处理
，而且每个已连接socket只为一个TCP连接服务。对于已建立连接队列中的TCP连接，我们需要调用accept()，它从该队列pop出一个连接，并返回该连接的
服务端socket和客户端地址IP+PORT，如果队列为空，那accept()会阻塞。
(5) pop一个已建立好的连接，在新进程/线程中处理，循环此过程
我们可以在当前进程中处理每个connected_sock。但这样做每个TCP连接就是同步处理的，即处理一个TCP连接直至客户端关闭该连接，此时服务端也关闭
连接，然后再accept()取出下一个TCP连接并处理。在TCP连接非常多的情况下，这种处理方法显然不行，所以常用方法是为每个pop出来的connected_sock
新建一个进程或线程处理，这样这些连接发/并行。BUFSIZE=1024; data = connected_sock.recv(BUFSIZE),它是指从收件队列最多取出1024个字节
（字符串类型），如果没有数据，它会阻塞，如果客户端发起关闭该TCP，它也会立即返回空字符串。所以如果它的值长度是0，那就说明该连接已经被客户端
关闭了，那这时关闭该connected_sock就好了。有一个问题，如果我发送一个长度为0的空字符串呢？首先send_data = ''; cli_sock.send(send_data)的
返回值是0，sendall()的返回值是发送长度，0说明发送长度为0字节，也就是说没有发送，所以也就不存在发送空字符串的情况。不过，我们在编程时还是要进行
检查，如果长度为空，就不发送，因为如果发送了，那后面常常会调用recv()，这里就会一直阻塞，因为Client端没有发送数据，服务端自然就收不到数据，所以
也就不会响应，其实这就是一个死锁了，因为Client和Server端同时阻塞在了自己的recv()。在父进程中，会循环检查子进程/线程是否结束，如果结束那就做子
进程的收尾工作。
完整代码
#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> // 包含套接字函数库 #include <stdio.h> #include <netinet/in.h> // 包含AF_INET相关结构 #include <arpa/inet.h> // 包含AF_INET相关操作的函数 #include <unistd.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<fcntl.h> #include<sys/shm.h> #define MYPORT 8887 #define MYKEY 12345 #define SIZE 10240 int main() { char buf[100]; memset(buf,0,100); int server_sockfd,client_sockfd; socklen_t server_len,client_len; struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr; printf("\n======================server initialization======================\n"); server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0); // 定义套接字类型 server_sockaddr.sin_family = AF_INET; server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT); server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_len = sizeof(server_sockaddr); //允许重复使用本地地址和套接字绑定 int on = 1; setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on)); //绑定端口 if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,server_len)==-1) { perror("bind"); exit(1); } //监听端口 if(listen(server_sockfd,5) == -1) { perror("listen"); exit(1); } client_len = sizeof(client_sockaddr); pid_t ppid,pid; while(1) { if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&client_len))==-1) { perror("accept error"); exit(1); } else { send(client_sockfd,"You have connect Server!",strlen("You have connect Server!"),0); } printf("\n%s:%d Login server!\n\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port)); ppid = fork(); //创建子进程 if(ppid == -1) { printf("fork 1 failed:"); } else if(ppid == 0) //子进程用于接收客户端信息并发送 { int recvbytes; pid = fork(); //再次创建子进程 if(pid == -1) { printf("fork 2 failed:"); exit(1); } else if(pid == 0) //子进程的子进程用于接收消息 { while(1) { bzero(buf,100); if((recvbytes = recv(client_sockfd,buf,100,0))==-1) { perror("read client_sockfd failed:"); } else if(recvbytes != 0) { buf[recvbytes] = '\0'; usleep(10000); printf("%s:%d said:%s\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port), buf); //将客户端发送过来的消息发回给客户 if(send(client_sockfd,buf,recvbytes,0)==-1){ perror("send error"); break; } } } } else if(pid>0) //此时的id为子进程id { } } else if(ppid>0) { //总父进程中关闭client_sockfd(因为有另一个副本在子进程中运行了)返回等待接收消息 close(client_sockfd); } } return 0; }
客户端代码
(1)与服务端第一步相同。sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
(2)与服务端第二步相同，可省略。因为主机就是自己，而客户端PORT一般是OS自己分配
(3)主动发起连接connect
调用connect(addr)，它会发起连接并与服务端合作完成三次握手建立连接。它会阻塞，直到出错或完成连接才返回。
HOST = ‘xxxxx’ #server ip
PORT = ‘yyyy’ #server的端口号
ADDR = (HOST,PORT)
sock.connect(ADDR)
(4)对通信的数据进行处理
sock.sendall(data)
BUFSIZE = 1024
recv_data = sock.recv(BUFSIZE) #从收件队列最多取出1024字节，如果没有数据，会阻塞
(5) 主动关闭连接
sock.close()
完整代码
客户端代码 1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <errno.h> 4 #include <string.h> 5 #include <sys/types.h> 6 #include <netinet/in.h> 7 #include <sys/socket.h> 8 #include <sys/wait.h> 9 #include<unistd.h> 10 #include <arpa/inet.h> 11 #define SERVER_PORT 8887 /* 客户机连接远程主机的端口 */ 12 #define MAXDATASIZE 100 /* 每次可以接收的最大字节 */ 13 #define SERVER_IP "192.168.11.8" /* 服务器的IP地址 */ 14 15 int main() 16 { 17 int sockfd, numbytes; 18 char buf[MAXDATASIZE]; 19 struct sockaddr_in server_addr; 20 21 printf("\n======================client initialization======================\n"); 22 if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) 23 { 24 perror("socket"); 25 exit(1); 26 } 27 server_addr.sin_family = AF_INET; 28 server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); 29 server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP); 30 bzero(&(server_addr.sin_zero),sizeof(server_addr.sin_zero)); 31 32 if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) 33 { 34 perror("connect"); 35 exit(1); 36 } 37 38 //循环输入文字 39 while(1) 40 { 41 bzero(buf,MAXDATASIZE); 42 printf("\nBegin receive...\n"); 43 if ((numbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1) 44 { 45 perror("recv"); 46 exit(1); 47 } 48 else if (numbytes > 0) 49 { 50 int len, bytes_sent; 51 buf[numbytes] = '\0'; 52 printf("Received: %s\n",buf); 53 54 printf("Send:"); 55 char *msg; 56 scanf("%s",msg); 57 len = strlen(msg); 58 59 //发送至服务器 60 if(send(sockfd,msg,len,0) == -1) 61 { 62 perror("send error"); 63 } 64 } 65 else 66 { 67 //numbytes=0，表示socket已断开 68 printf("soket end!\n"); 69 } 70 71 } 72 73 close(sockfd); 74 return 0; 75 }
运行结果
Linux下进行编译：
gcc Server.c -o server
gcc Client.c -o client
运行结果
客户端1：
图5.1 客户端1运行结果
客户端2：
图5.2 客户端2运行结果
服务器端：
图5.3 服务器端运行结果
从上图中可以看到，服务器可以对两个客户端的消息进行相应。
