3. Socket 编程 TCP
1. TCP网络程序
socket 常用 API
socket()
socket只负责获取链接 - listensockfd
• socket()打开一个网络通讯端口,如果成功的话,就像 open()一样返回一个文件描
述符;
• 应用程序可以像读写文件一样用 read/write 在网络上收发数据
如果 socket()调用出错则返回-1；
• 对于 TCP 协议,type 参数指定为 SOCK_STREAM, 表示面向流的传输协议
bind()
• 服务器程序所监听的网络地址和端口号通常是固定不变的,客户端程序得知服
务器程序的地址和端口号后就可以向服务器发起连接; 服务器需要调用 bind 绑定一
个固定的网络地址和端口号;
• bind()的作用是将参数 sockfd 和 myaddr 绑定在一起, 使 sockfd 这个用于网络通讯的文件描述符监听 myaddr 所描述的地址和端口号;
• struct sockaddr *是一个通用指针类型,myaddr 参数实际上可以接受多种协议的 sockaddr 结构体,而它们的长度各不相同,所以需要第三个参数 addrlen 指定结构体的长度;
我们的程序中对 myaddr 参数是这样初始化的:
1. 将整个结构体清零;
2. 设置地址类型为 AF_INET;
3. 网络地址为 INADDR_ANY, 这个宏表示本地的任意 IP 地址,因为服务器可能有
多个网卡,每个网卡也可能绑定多个 IP 地址, 这样设置可以在所有的 IP 地址上监听,
直到与某个客户端建立了连接时才确定下来到底用哪个 IP 地址;
4. 端口号为 SERV_PORT,我们定义为9999；
listen()
• listen()声明 sockfd 处于监听状态, 并且最多允许有 backlog 个客户端处于连接等待状态, 如果接收到更多的连接请求就忽略, 这里设置不会太大(一般是 5),
• listen()成功返回 0,失败返回-1;
accept()
accept获得的链接，在哪里？从内核中直接获取，建立连接的过程与accept无关
accept返回值，就是给我们提供服务 - 读写，即IO服务
• 三次握手完成后, 服务器调用 accept()接受连接;
• 如果服务器调用 accept()时还没有客户端的连接请求,就阻塞等待直到有客户端连接上来;
• addr 是一个传出参数,accept()返回时传出客户端的地址和端口号;
• 如果给 addr 参数传 NULL,表示不关心客户端的地址;
• addrlen 参数是一个传入传出参数(value-result argument), 传入的是调用者提供的, 缓冲区 addr的长度以避免缓冲区溢出问题, 传出的是客户端地址结构体的实际长度(有可能没有占满调用者提供的缓冲区);
我们的服务器程序结构是这样的:
while (1) {cliaddr_len = sizeof(cliaddr);connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&cliaddr_len);n = read(connfd, buf, MAXLINE);close(connfd);
}
• 客户端需要调用 connect()连接服务器;
• connect 和 bind 的参数形式一致, 区别在于 bind 的参数是自己的地址, 而connect 的参数是对方的地址;
• connect()成功返回 0,出错返回-1
结论：只要tcp服务器处于listen状态，那么他就已经可以被连接了！！
因为：
a. tcp是全双工
b. 客户端和服务器在一台机器上（主要原因）
2. V1 - Echo Server(线程池版本)
问题1：进程如果退出了，曾经打开的文件会怎么办？默认会自动释放覅掉，fd，会自动被关close(fd)
问题2：进程如果打开了一个文件，得到了一个fd，如果再创建子进程，这个子进程能拿到父进程的fd进行访问吗？ -- 能，管道不就是吗
Command.hpp
问题1：如果进程打开了一个文件，得到了一个fd，这个fd线程能看到吗？（能）
问题2：线程敢不敢关闭自己不需要的fd？（不敢）
1. 文件描述符的内核共享机制
2. 如果多个线程同时操作同一个 fd（例如通过全局变量或参数传递），关闭操作可能导致竞态条件
3. 在多线程服务器中，子线程不应关闭监听套接字（通常由主线程维护）
Common.hpp
Cond.hpp
Dict.hpp
dictionary.txt
InetAddr.hpp
Log.hpp
makefile
Mutex.hpp
TcpClient.cc
由于客户端不需要固定的端口号,因此不必调用 bind(),客户端的端口号由内核自动分配
• 客户端不是不允许调用 bind(), 只是没有必要显示的调用 bind()固定一个端口 号. 否则如果在同一台机器上启动多个客户端, 就会出现端口号被占用导致不能正确建立连接;
• 服务器也不是必须调用 bind(), 但如果服务器不调用 bind(), 内核会自动给服务 器分配监听端口, 每次启动服务器时端口号都不一样, 客户端要连接服务器就会遇到麻烦。
测试多个
TcpServer.cc
TcpServer.hpp
Thread.hpp
ThreadPool.hpp
附录：
