Linux 网络 tcp C/S通信模型

Posted 2020-08-17 管理员D

C/S模型就是server 与 client 的模型

TCP服务器模型流程图                                                               TCP 客户端模型流程图:

                

  函数使用：

（1）创建一个网络通信套接字描述符  int socket(int domain, int type, int protocol);  

　　参数：domain ： 协议系列，常用的是 AF_INET 表示IPV4 

                  

　　　　    type ： 常用的两个

　　　　　　　　SOCK_STREAM    流式套接字 TCP 常用

　　　　　　　　SOCK_DGRAM　　数据报套接字 UDP 常用

　　　　

　　　　protocol：一般为0

　　　　

　　返回值：通信过程中使用的socket（一个文件描述符）

（2）把socket与 ip， 端口绑定一起     int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

 　　参数 ：sockfd ：通过socket 函数创建返回的通信文件描述符

　　　　　  addr：addr 是指向 sockaddr_in 结构的指针，包含本机IP 地址和端口号协议类型等

　　　　　 addrlen： addrLen : sizeof (struct sockaddr_in) 是第二个参数addr结构所占的有效长度

 

struct sockaddr结构 和 struct sockaddr_in结构

struct sockaddr {
　　sa_family_t sa_family; //协议族
　　char sa_data[14];  // 14字节协议地址
}

struct sockaddr_in{
　　u_short sin_family;// 地址族, AF_INET，2 bytes
　　u_short sin_port; // 端口，2 bytes
　　struct in_addr sin_addr; // IPV4地址结构，4 bytes
　　char sin_zero[8]; // 8 bytes unused，作为填充
};

 在bind时使用 struct sockaddr_in 结构进行初始化，然后通过 struct sockaddr 强制类型转换

sockaddr_in 与 sockaddr 结构的区别

 

（3） 监听绑定了ip和port的socket ：int listen(int sockfd, int backlog);

　　参数：sockfd:监听连接的套接字

　　　　　backlog 指定了完全成功连接的最大队列长度，它的作用在于处理可能同时出现的几个连接请求。此参数现在基本已经不用。

　　返回值： 0 或 -1

完成listen()调用后，socket变成了监听

（4）阻塞等待连接 ：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

　　参数： sockfd : 监听套接字

　　　　　 addr : 对方地址

　　　　　addrlen：地址长度

　　返回值：已建立好连接的套接字 或 -1

      

（5） 发送数据

　　ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

　　参数： sockfd ：向哪个socket发送数据

　　　　　buf ：存放数据缓存首地址

　　　　　len ：发送的数据长度

　　　　　flags：发送方式（通常为0）

　　返回值：成功：实际发送的字节数     失败：-1, 并设置errno

 （6） 接收数据

　　ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

　　参数：socket：向哪个socket发送数据

　　　　　　buf : 发送缓冲区首地址

　　　　　　length : 发送的字节数

　　　　　　flags : 接收方式（通常为0）

 

　　返回值： 成功：实际接收的字节数      失败：-1, 并设置errno

 

 (7) 客户端连接服务器的函数

　　int connect(int  sockfd,  const struct sockaddr   *addr,  socklen_t  addrlen);

　　参数：sockfd : socket返回的文件描述符

　　　　　serv_addr : 服务器端的地址信息 

　　　　　addrlen : serv_addr的长度

　　返回值：0 或 -1

（8） 关闭通信socket    int close(int fd);

 

 

 编写TCP 的server和client 通信程序，服务器监听接收数据

 　server.c文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>

#define MAX_BUF          1024
int main(int argc, const char *argv[])
{
    char buf[MAX_BUF] = {0};//接收数据缓存
    int server_sock_fd; //服务器，socket描述符
    int client_sock_fd; //链接的客户端，socket 描述符
    ssize_t tybes;

    struct sockaddr_in server_addr;//存放服务器ip和端口
    struct sockaddr_in client_addr;//存放客户端ip和端口
    socklen_t len; 
    
    len = sizeof(server_addr);
    bzero(&server_addr,len);//清零
    server_sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0);//创建socket，返回socket描述符
    if(server_sock_fd < 0)
    {
        perror("socket fail ");
        exit(1);
    }

    //填充 地址和端口结构
    server_addr.sin_family = AF_INET; //协议族
//    server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); //服务器端口    //这两行是通过执行程序时传入参数ip和port
//    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);//IP地址
    server_addr.sin_port = htons(atoi("8080")); //服务器端口 ， htons 把主机字节序转为网络字节序，atoi 把字符数据转为整数
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.132");//IP地址 ，inet_addr把字符串ip转为网络字节序整数
    if(bind(server_sock_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, len) < 0) //绑定服务器 ip和port
    {
        perror("fail bind ");
        exit(1);
    }

    if( listen(server_sock_fd,10) < 0 ) //监听 服务器 
    {
        perror("fail listen ");
        exit(1);
    }
    
    while(1)
    {
        client_sock_fd = accept(server_sock_fd,(struct sockaddr*)&client_addr,&len);//阻塞等待客户端链接
        if(client_sock_fd < 0)
        {
            perror("client socket fail ");
            exit(1);
        }
        printf("client ip %s   port %u\\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port)); //打印链接的ip 和 port
        while(1)
        {
            memset(buf,0,1024);
        //    tybes = recv(client_sock_fd,buf,10,0);
            tybes = read(client_sock_fd,buf,10);
            if(tybes <= 0) //断开链接或者出错
            {
                puts("recv error !");
                break;
            }
            printf("recv data : %s",buf);//IO缓冲 加 换行输出
            if(strstr(buf,"quit") != NULL ) //接收到 “quit” 断开连接的客户端，等待下一个连接
            {
                close(client_sock_fd);
                break;
            }
        }

    }
    close(server_sock_fd);
    return 0;
}

　　client.c 文件;

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int client_sock_fd;
    char buf[20] = {0};
    ssize_t send_tybes;
    struct sockaddr_in server_addr; 
    socklen_t len;
    len = sizeof(server_addr);
    bzero(&server_addr,len); //清零

    client_sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //创建客户端 socket 
    if(client_sock_fd < 0)
    {
        perror("client_sock_fd fail ");
        exit(1);
    }

    //填充服务器 地址
    server_addr.sin_family = AF_INET;
//    server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
//    server_addr.sin_addr.s_addr = (inet_addr(argv[1]));
    server_addr.sin_port = htons(atoi("8080"));
    server_addr.sin_addr.s_addr = (inet_addr("192.168.3.132"));

    if( connect(client_sock_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, len) < 0) //连接服务器
    {
        perror("connect fail ");
        exit(1);
    }

    while(1) 
    {
        fgets(buf,10,stdin); //终端读取数据
        send_tybes = send(client_sock_fd,buf,10,0);
        if(send_tybes <= 0) //接收数据失败或者断开连接
        {
            printf("send fail !");
            break;
        }
        if(strstr(buf,"quit") != NULL) //输入 “quit” 断开连接
        {
            break;
        }
    }
    close(client_sock_fd);
    return 0;
}

测试：此时，服务器只是接收数据，不能发送数据，因为接收和终端获取数据是两个阻塞函数，需要开启多进程或者多线程处理两个阻塞问题