Linux下搭建一个简单的TCP通信

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                      基础知识
socket && socket pair
socket是 IP号 + 端口号。
因此，在一个网络中，每个socket都是一个唯一的进程。

而TCP协议中，建立连接的两个进程分别用2个socket表示，这两个socket组成一对"socket pair"。

可以看出 这个 "socket pair" 即是一个唯一的连接，而他们之间通信的本质，也正是进程间通信。

大端小端：

大端 小端是内存中存放数据的两种方式，其中：
大端是 高位数据存放在低地址，低位数据存放在高地址
小端反之。
而网络数据传输采用的是大端，因此在发送数据和接收数据的时候都要进行判断。如果不统一，则需要进行转换。
至于在实际编写代码的时候，下面是现成的轮子：

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uint32_t htonl(uint32_t hostlong);//将一个无符号短整形数从网络字节顺序转换为主机字节顺序 uint32_t htons(uint32_t hostshort);//将一个无符号长整形数从网络字节顺序转换为主机字节顺序 uint32_t ntohl(uint32_t netlong);//将主机的无符号短整形数转换成网络字节顺序 uint32_t ntohs(uint32_t netshort);//将主机的无符号长整形数转换成网络字节顺序

调用网络库的函数：

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socket()  //打开网络端口 bind()    //将sockfd和地址绑定，并用于网络通信 listen()  //声明sockfd处于监听的状态 connect() //建立连接（也就是三次握手的步骤，当然是由客户端发出）（connect到的地址就是server中 bind()的地址） accept()  //接受连接 （不属于三次握手，而是三次握手之后的通信）

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代码实现
工作流程：
Server端一直挂起，等待客户端的连接，一旦建立连接，开始通信


Server端

三种模式：
单执行流的Server端每次只能和一个Client端连接
多进程的Server能同时和多个Client连接，但开销较大
多线程的Server用多个线程的方式同时和多个Client端连接，我的Server端就采用的是这种模式




Server建立连接并进行通信主要分为4个步骤：
1、创建 socket
2、将socket 和 Server的IP、端口号进行绑定
3、设置为监听状态
4、每建立一个链接，就开启一个新的线程，在线程内部与对应的Client端进行通信
   

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#include <stdio.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> //server static void usage(const char *proc ) {     printf("Usage: %s [ip] [port]\n", proc); } void* thread_run(void *arg) {     printf("create a new thread\n");     int fd = (int)arg;     char buf[1024];     while(1)     {         memset(buf, '\0', sizeof(buf));         ssize_t _s = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1 );         if( _s > 0 )         {             buf[_s] = '\0';             printf("client :# %s\n", buf);             memset(buf, '\0', sizeof(buf));             printf("please enter: ");             fflush(stdout);             _s = read(0, buf, sizeof(buf) - 1);             if(_s > 0)             {                 buf[_s - 1] = '\0';                 write(fd, buf, strlen(buf) );             }         }         else if(_s == 0)         {             printf("client close...\n");             break;         }         else         {             printf("read error...\n");             break;         }     } } int main(int argc, char *argv[] ) {     if(argc != 3 )     {         usage(argv[0]);         exit(1);     }     //1.CreateSocket     int listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);     if(listen_sock < 0)     {         perror("socket");         return 2;     }     struct sockaddr_in local;     local.sin_family = AF_INET;     local.sin_port = htons(atoi(argv[2]));  //argv[2]     local.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);     //2.Bind     if( bind(listen_sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local) ) < 0)     {         perror("bind");         return 3;     }     //3.Always Listen     listen(listen_sock, 5);     //4.Accept     struct sockaddr_in peer;     socklen_t len = sizeof(peer);     while(1)     {         int fd = accept(listen_sock, (struct sockaddr*)&peer, &len);         if(fd < 0)         {             perror("accept");             return 4;         }         printf("get a new link... socket -> %s : %d\n", inet_ntoa(peer.sin_addr), ntohs(peer.sin_port));         pthread_t id;         pthread_create(&id, NULL, thread_run, (void*)fd);         pthread_detach(id);     }     return 0; }

Client端：



Client端建立连接并进行通信主要分为4个步骤：
1、创建Socket
2、连接
3、通信

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#include <stdio.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> //client static void usage(const char *proc ) {     printf("Usage: %s [ip] [port]\n", proc); } int main(int argc, char *argv[]) {     if(argc != 3 )     {         usage(argv[0]);         exit(1);     }     int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);     if(sock < 0)     {         perror("socket");         return 2;     }     struct sockaddr_in remote;     remote.sin_family = AF_INET;     remote.sin_port = htons(atoi(argv[2]));     remote.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);     if( connect(sock, (struct sockaddr*)&remote, sizeof(remote) ) < 0)     {         perror("connect");         return 3;     }     char buf[1024];     while(1)     {         printf("Please Enter: ");         fflush(stdout);         ssize_t _s = read(0, buf, sizeof(buf) - 1);         if(_s > 0)         {             buf[_s - 1] = '\0';             write(sock, buf, strlen(buf));             _s = read(sock, buf, sizeof(buf));             if( _s > 0)             {                 buf[_s] = '\0';                 printf("%s\n", buf);             }         }     }     return 0; }

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总结&&一些值得注意的事情
一、汇总Server 和 Client的步骤：

Server端：

1、创建 socket

2、将socket 和 Server的IP、端口号进行绑定

3、设置为监听状态

4、等待，直到收到Client端的连接请求每建立一个链接，就开启一个新的线程，在线程内部与对应的Client端进行通信

Client端：

1、创建Socket

2、连接

3、通信

二、为什么不用void*

socket编程采用sockaddr*强制类型转换的方式对其家族的类型进行传参

当然相比，void*的通用性更强一些，理论上用void*设计更好，

但socket网络库要早于ANSI规范的提出，所以那时候并没有void*.......

三、Client端的socket没必要进行绑定

client端的端口号并不需要像server端那样固定以方便连接，因此不需要绑定，

而由于没有调用bind，client的端口号是由内核自动分配的

四、”Address already in use“

如下图：

建立连接，然后关闭server端，再打开，会提示这样，这是因为：

server程序终止了，但TCP协议层的连接并未完全断开，当前IP被占用了。

TCP协议规定，主动关闭连接的一方要处于 TIME_WAIT 状态，等待两个MSL的时间才回到CLOSE的状态。

MSL的具体时间由操作系统决定，通常 server主动关闭2分钟后 就可以再次启动了

当然，如果等不及的话，也可以用setsockopt,：

使用setsockopt,使得socket可以被重用
具体的做法为，在socket调用和bind调用之间加上一段对socket的设置：

1 2	int opt = 1; setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

这段代码的设置，表示允许创建端口号相同但IP地址不同的多个socket描述符



五、完整的实现


https://github.com/HonestFox/NetWorks/tree/TCP