linux操作系統中bsd套接口開發的基礎介紹

這篇文章是關于如何用BSD套接口創建網絡程序的基礎介紹 。在下一篇中，我們會解決涉及到建立(網絡)deamon進程的問題。而且今后的文章我們還會涉及到使用遠程過程調用(RPC)，以及用CORBA/distributed objects進行開發。

一、TCP/IP的基礎介紹

TCP/IP協議族允許兩個運行在同一臺電腦或者由網絡連接在一起的兩臺電腦上的程序進行通訊。這個協議族是專門為了在不可靠的網絡上進行通訊設計的。TCP/IP允許兩個基本的操作模式——面向連接的可靠的傳輸(指TCP)和無連接的(connectionless)不可靠的傳輸(UDP)。

TCP提供帶有對上層協議透明的中繼功能的，順序的，可靠的，雙向的(bi-directional),以連接為基礎的字節傳輸流。TCP將你的信息分割成數據報(不大于64kb)并保證所有的數據報無誤的按照順序都到達目的地。由于以連接為基礎，所以一個虛擬連接必須在一個網絡實體(network entity)和另一個之間進行通信前建立。UDP相反則提供一個(非常快的)無連接的不可靠消息傳輸(消息的大小是一個確定的最大長度)。

為了使程序間可以相互通信，不論他們是在同一個機器(通過loopback接口)還是不同主機，每一個程序都必須有獨立的地址。

TCP/IP地址由兩部分組成——用來辨別機器的IP地址和用來辨別在那臺機器上的特定程序的端口地址。

地址可以是點分(dotted-quad)符號形式的(如，127.0.0.1)或者是主機名形式的(如，www.csdn.net)。系統可以使用/etc/hosts或DNS域名服務(如果可以獲得的話)進行主機名到點分符號地址(也就是IP地址)的轉換。

端口從1號開始編號。1和IPP0RT_RESERVED(在/usr/include/netinet/in.h中定義，通常為1024)之間的段口號保留給系統使用(也就是說，你必須以root的身份建立一個網絡服務來綁定這部分的端口)。

最簡單的網絡程序大都用的客戶-服務器模型。一個服務進程等待一個客戶進程連接他。當連接建立時，服務器代表客戶執行特定的任務，通常這這以后連接就中斷了。

二、使用BSD套接口界面

最通行的TCP/IP編程方法就是使用BSD套接口界面編程。通過它，網絡端點(network endpoints)(IP地址和端口地址)以套接口(sockets)的形式出現。

這套套接口IPC(interprocess communication，進程間通訊)設施(從4.2BSD開始引入)的設計是為了能讓網絡程序的設計能夠獨立于不同的底層通信設施。

1、建立一個服務器程序

要使用BSD界面建立一個服務器程序，你必須通過以下步驟：

（1）通過函數socket()建立一個套接口

（2）通過函數bind()綁定一個地址(IP地址和端口地址)。這一步確定了服務器的位置，使客戶端知道如何訪問。

（3）通過函數listem()監聽(listen)端口的新的連接請求。

（4）通過函數accept()接受新的連接。

通常，維護代表了客戶的請求可能需要花費相當長的一段時間。在處理一個請求時，接收和處理新的請求也應該是高效的。達到這種目的的最通常的做法是讓服務器通過fork()函數拷貝一份自己的進程來接受新的連接。

以下的例子顯示了服務器是如何用C實現的：

以下為引用的內容：

/*
 * Simple "Hello, World!" server
 * Ivan Griffin (ivan.griffin@ul.ie)
 */

/* Hellwolf Misty translated */

#include  /* */
#include  /* exit() */
#include  /* memset(), memcpy() */
#include  /* uname() */
#include 
#include　　/* socket(), bind(),
listen(), accept() */
#include 
#include 
#include 
#include  /* fork(), write(), close() */

/*
 * constants
 */
const char MESSAGE[] = "Hello, World!\n";
const int BACK_LOG = 5;

/*

 *程序需要一個命令行參數：需要綁定的端口號
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
int serverSocket = 0,
on = 0,
port = 0,
status = 0,
childPid = 0;
struct hostent *hostPtr = NULL;
char　 hostname[80] = "";
struct sockaddr_in serverName = { 0 };

　　if (2 != argc)
{
fprintf(stderr, "Usage: %s \n",
  argv[0]);
exit(1);
}
port = atoi(argv[1]);
/ *
  *socket()系統調用，帶有三個參數：
  *　　　　1、參數domain指明通信域，如PF_UNIX(unix域)，PF_INET(IPv4)，
  *　　　　　 PF_INET6(IPv6)等
  *　　　　2、type指明通信類型，最常用的如SOCK_STREAM(面向連接可靠方式，  
  *　　　　　 比如TCP)、SOCK_DGRAM(非面向連接的非可靠方式，比如UDP)等。
  *　　　　3、參數protocol指定需要使用的協議。雖然可以對同一個協議
  *　　　　　 家族(protocol family)(或者說通信域(domain))指定不同的協議
  *　　　　　 參數，但是通常只有一個。對于TCP參數可指定為IPPROTO_TCP,對于
  *　　　　　 UDP可以用IPPROTO_UDP。你不必顯式制定這個參數，使用0則根據前
  *　　　　　 兩個參數使用默認的協議。　　 
  */  
serverSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 
  IPPROTO_TCP);
if (-1 == serverSocket)
{
perror("socket()");
exit(1);
}
 
/* 
* 一旦套接口被建立，它的運作機制可以通過套接口選項(socket option)進行修改�！�

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