linux unix socket,Linux socket函数

　　windows套接字的类型和协议

　　在第一章中，我们看到了如何使用socketpair函数创建一对本地windows套接字。在本章中，我们将学习如何使用socket函数来创建一个windows sockets。通常，这两个函数有域、windows套接字类型和协议参数。

　　本章将建立在前几章的基础上，重点放在套接字函数调用上。这包括以下一些内容：

　　域参数

　　Windows套接字类型参数

　　协议参数

　　指定windows套接字的域。

　　在第一章我们可以看到，对于socketpair函数，域参数必须是AF_LOCAL或者AF_UNIX(这两个值是等价的)。然后在第二章我们可以注意到，我们使用了socket函数调用，并将其域参数指定为AF_INET。在这些和其他情况下，我们可以推断出域参数在某种程度上指示了要使用的协议。

　　从技术上讲，domain参数实际上表示要使用的协议族，而不是特定的协议。这需要一些历史的解释。

　　BSD windows sockets接口经历了一系列革命性的变化。在windows套接字的早期实现中，人们在指定windows套接字时会遇到以下问题：

　　协议族中的一个或多个协议。

　　一种或多种协议的一种或多种地址格式

　　基于这些可能的理解，最初的windows套接字接口提供了一些在创建windows套接字之前定义以下内容的方法：

　　要使用的1个协议簇。例如，C宏PF_INET表示将使用该协议的网络IP系列。

　　2要使用的系列中的特定协议。例如，宏IPPROTO_UDP将指示将使用UDP协议。

　　3要使用的地址系列。例如，宏AF_INET表示特定的协议将使用网络IP地址。

　　从我们后面的研究中，我们将知道对于一个给定的协议簇，永远不会有一个以上的地址格式定义。这是继承现代windows sockets接口的结果。Linux使用modern。这对我们意味着什么？这意味着windows sockets接口只接受PF_INET宏或AF_INET宏来指示要使用的域。

　　选择PF_INET或AF_INET。

　　建议使用PF_INET而不是AF_INET来指定域(即要使用的协议族)。然而，现有的大量C程序代码与旧版本保持一致，许多程序员拒绝做出这种改变。

　　上一章我们在socketpair函数和socket函数的域参数中使用了AF_UNIX、AF_LOCAL和AF_INET。这是因为AF_UNIX=PF_UNIX和AF_INET=PF_INET，等等。但是，以后可能就不是这样了。

　　为了使用新的标准和习惯，这里提供的例子和演示程序将使用新的标准。这意味着调用socketpair函数时，将指定PF_LOCAL而不是AF_LOCAL来指定域参数值。同样，socket函数也会使用同样的方式。

　　使用PF_LOCAL和AF_LOCAL宏

　　我们会注意到，windows套接字地址仍然需要用正确的地址族常量进行初始化，比如AF_INET。PF_INET在windows sockets中创建的函数中选择协议族，AF_INET宏在windows sockets的地址结构中选择地址族。以下代码显示了如何使用PF_LOCAL和AF_LOCAL:

　　int z；/*状态代码*/

　　int sp[2]；/*插座对*/

　　struct sockaddr _ un adr _ unix/* AF_LOCAL */

　　z=socketpair (PF_LOCAL，SOCK_STREAM，0，sp)；

　　adr _ unix.sun _ family=AF _ LOCAL

　　在socketpair函数中使用PF_LOCAL宏来指定要在域参数中使用的协议族。注意，我们在adr_unix结构中建立windows sockets地址时使用AF_LOCAL。

　　使用插座(2)功能

　　在进一步了解windows sockets类型参数和协议参数之前，我们先来了解一下socket的作用。与socketpair函数(其域参数只能指定为PF_LOCAL)不同，socket函数可用于创建任何协议族支持的windows套接字。该功能的概要如下：

　　#包含sys/types.h

　　#包含sys/socket.h

　　int socket(int域，int类型，int协议)；

　　该函数接受三个输入参数：

　　1个windows套接字的域(要使用的协议族)

　　2 windows套接字所需的类型

　　3协议族使用的特定协议。

　　如果调用成功，windows套接字将作为函数的返回值返回。类似于文件描述符，如果值为零或正值，则返回windows套接字。如果出现错误，它将返回-1。当返回错误时，外部变量errno将记录错误号。

　　对于新程序员来说，套接字函数的一个非常困难的方面是，他们必须对三个输入参数做出许多选择。本章的目的是理解这些选择以及如何做出选择。

　　选择windows套接字类型。

　　我们已经知道，为socket或socketpair函数选择域值就是选择要使用的协议族。例如，我们已经知道：

　　PF_LOCAL表示指定了本地UNIX windows套接字协议族。

　　PF_INET表示使用网络协议族。

　　所以现在我们只需要知道另外两个输入参数。

　　socketpair函数调用中的windows套接字类型参数指示windows套接字如何与我们的程序交互。但这还不是全部，因为这个参数与选择的协议有关。

　　程序员通常选择以下之一作为windows套接字类型参数：

　　袜子流*

　　SOCK_DGRAM *

　　SOCK_SEQPACKET

　　袜子_RAW

　　标有星号的两个是我们平时用的两个。SOCK_SEQPACKET通常用于非网络协议，如X.25或广播协议AX.25。

　　了解SOCK_STREAM windows套接字类型

　　当我们想用远程windows套接字执行I/O操作时，我们可以使用SOCK_STREAM windows套接字类型。windows套接字中的流的概念与UNIX管道中的相同。写入管道(或套接字)一端的字节将在另一端作为连续的字节流接收。这里没有分界线或边界。在接收端没有长度、数据块大小或数据包概念的记录。接收方当前可用的任何数据都将返回到调用方的缓冲区。

　　让我们用一个例子来演示流I/O的概念。在这个例子中，我们的本地主机上有一个本地进程，它连接到一个远程主机的远程进程。本地主机通过两个独立的写调用向远程主机发送数据：

　　1本地进程将通过windows套接字向远程进程发送25字节的数据。Linux内核可能会也可能不会选择缓冲这些数据。缓冲有助于提高内核或网络的性能。

　　2本地进程写入另外30个字节，并将它们发送到远程进程。

　　3远程进程执行一个从windows套接字获取数据的函数。本例中的接收缓冲区最多可以读取256个字节。远程进程获取步骤1和2中发送的55个字节。

　　这里我们注意到发生了什么。本地进程对windows套接字执行两次单独的写入。这可以是两种不同的消息或两种不同的数据结构。但是，远程进程接收所有写入的数据，总共55个字节。

　　看待这个例子的另一种方式是，本地流程可能必须分成两部分来创建消息。接收者作为一个集体单位接收消息。

　　在其他情况下，根据可用的时间或缓冲区，远程进程可能会首先获得原始的25个单词(或更少)。然后，一旦接收函数的调用成功，就获得剩余的30个字节。简而言之，流式windows套接字不保留任何消息边界。他只是将数据返回给接收程序。

　　接收者不仅仅是原始信息的边界。在我们的例子中，他没有区分第一次写入的25个字节和第二次写入的30个字节。他只知道他收到的数据字节，总字节数是55。

　　流式windows套接字还有另一个重要属性。与UNIX管道类似，写入流windows套接字的字节被认为是按照写入顺序在另一端接收的。比如IP协议，包可以通过不同的路由到达目的地，经常会发生后面的包先到达的情况。SOCK_STREAM windows sockets保证我们的接收程序接收的数据是我们编写它的顺序。

　　让我们回顾一下SOCK_STREAM windows套接字：

　　不保留消息边界。接收器将不能确定是否使用了一个以上的写函数来发送数据。他也不确定写入在接收的字节流中的开始和结束位置。

　　认为接收数据的字节顺序就是我们写入的字节顺序。

　　相信所有写入的数据都将被远程进程无误地接收到。如果失败，将在所有合理的修复尝试后报告错误。所有的修复尝试都是自动的，不受我们程序的控制。

　　最后一点对我们的讨论来说是新的。一个流式windows套接字意味着将尽一切合理的努力将数据传输到另一个windows套接字。如果做不到这一点，就会向接收方和编写方报告错误。此时，SOCK_STREAM是一个可靠的数据传输。这个特性使他成为一个非常受欢迎的windows sockets类型。

　　SOCK_STREAM类型windows套接字的另一个属性是：

　　数据通过一对相连的windows套接字传输。

　　为了确保数据传输和强制字节顺序，底层协议使用一对相连的windows套接字。此时，我们只需要知道SOCK_STREAM类型意味着必须在操作之前建立连接。

　　了解SOCK_DGRAM windows套接字类型

　　有时，数据没有必要按顺序到达远端。此外，可能不要求数据传输可靠。以下是SOCK_DGRAM windows套接字类型的一些特征：

　　分组的传输在接收端可能是无序的。

　　也许包会丢。将不会尝试修复此错误。并且没有必要通知接收端分组丢失。

　　数据包大小是有限的。超过这些限制的数据包将不会通过某些路由或节点传输。

　　包以无连接的方式发送到远程进程。这允许程序将其消息寻址到不同的远程进程，这样每条消息都可以写入相同的windows套接字。

　　与连接的流式windows套接字不同，数据报windows套接字只是通过单个数据包传输数据。这里我们应该记住的是诸如IP之类的协议，在这种协议中，各个数据包可以以不同的方式进行路由。这通常会导致数据包到达目的地的顺序与发送的顺序不同。SOCK_DGRAM windows sockets类型意味着程序可以接受这种无序的信息传输。

　　发送数据报数据包是不可靠的。如果发送的数据包没有被中间路由或接收主机正确接收，该数据包就会被丢弃。不会保留他存在的记录，也不会试图修复这个传输错误。

　　如果一个包很大，它就会丢失。如果数据包很大或者没有足够的缓冲空间用于传输，发送主机和接收主机之间路径上的路由器也会丢弃该数据包。当这种情况发生时，SOCK_DGRAM不会修复错误。

　　SOCK_DGRAM类型的windows套接字的最后一个有趣的特性是，这个windows套接字并不意味着一个连接。每次我们使用windows套接字发送消息时，它可能会到达另一个接收者。

　　另一方面，面向连接的协议要求建立连接过程。这要求必须发送某些数据分组，以便建立连接。从这个角度来看，SOCK_DGRAM类型的windows套接字是非常高效的，因为它们不需要建立连接。

　　但是，在我们选择使用SOCK_DGRAM之前，我们必须仔细考虑以下几点：

　　可靠性的要求

　　顺序数据的要求

　　对数据的要求

　　了解SOCK_SEQPACKET windows套接字类型

　　这种类型的windows套接字对于X.25和AX.25协议非常重要。他和SOCK_STREAM类似，但是有明显的区别。区别在于SOCK_STREAM不提供信息边界，而SOCK_SEQPACKET提供。比如使用X.25协议时，会选择SOCK_SEQPACKET，每个包都会按照它原来写的单元大小来接收。

　　例如，假设在发送端有以下两个写操作：

　　1编写一个25字节的消息。

　　写一条30字节的消息

　　尽管接收过程表明在一次调用中接收了55个字节，但实际上会发生以下接收事件：

　　1接收一个25字节的消息。这对应于发送进程写入的第一条消息。

　　2接收长度为30字节的第二条消息。这对应于发送进程写入的第二条消息。

　　尽管接收缓冲区可以接收55字节的信息，但windows套接字上的第一个read调用只接收第一个25字节的信息。这将通知程序这个信息正好是25字节长。下一个read调用将接收接下来的30个字节的信息，而不管是否可以接收更多的数据。

　　因为这个特性，我们可以发现SOCK_SEQPACKET保持了原来的信息边界。以下是此windows套接字的摘要：

　　保持信息边界。这个特性将它与SOCK_STREAM类型区分开来。

　　接收的数据按照传输的顺序被准确地接收。

　　所有数据都无误地发送给了接收者。如果在合理的自动修复尝试后无法传输，将向发送方和接收方报告错误。

　　数据在一对相连的windows套接字上传输。

　　选择协议

　　也许我们会认为，协议族和windows sockets类型是为一个新的windows sockets指定的，所以不需要其他内容。一般来说，对于给定的协议族和windows套接字类型，只使用一种协议，但在某些情况下并非如此。当需要时，socketpair函数的协议参数可以使我们更加明确。

　　好消息是我们通常不需要为这个参数指定一个值。通常我们只需要将协议指定为零。这将允许Linux内核为我们指定的其他参数选择合适的协议。

　　然而，一些程序员更喜欢显式地指定协议参数的值。这对于需要特定协议且不允许替换的特定程序非常重要。这允许我们选择最终的协议，而不依赖于最新的内核。但这样做的一个缺点是，当网络和协议发生变化时，必须有人回去检查我们的代码，并做出相应的更改。

　　使用PF_LOCAL和SOCK_STREAM

　　在socket或socketpair函数中，对于PF_LOCAL windows套接字，我们将协议参数指定为零。这是该参数唯一支持的值。使用PF_LOCAL和SOCK_STREAM的正确套接字函数调用如下：

　　int s；

　　s=插座

　　(PF_LOCAL，SOCK_STREAM，0)；

　　如果(s==-1)

　　perror( socket())；

　　这将创建一个流windows套接字，允许一个进程与本地计算机上的另一个进程进行通信。

　　使用PF_LOCAL和SOCK_DGRAM

　　当我们想要保持信息边界时，我们可以在本地windows套接字上使用SOCK_DGRAM。目前，PF_LOCAL domain windows套接字不允许特定的协议。如下例所示：

　　int s；

　　s=socket(PF_LOCAL，SOCK_DGRAM，0)；

　　如果(s==-1)

　　perror( socket())；

　　据报道，windows sockets非常适合PF_LOCAL windows sockets，因为它们更可靠，并且它们可以保持信息边界。它们在网络传输中不会丢失错误，但是PF_INET数据报会，因为它们保存在本地主机中。但是我们必须明白，内核缓冲区不足会导致PF_LOCAL包丢失，虽然这种情况很少发生。

　　使用PF_INET和SOCK_STREAM

　　现在，当PF_INET域中socket函数的协议参数被指定为零时，内核会选择IPPROTO_TCP。这将使windows套接字使用TCP/IP协议。TCP/IP指令的TPC部分是基于IP层的传输层协议。这将提供数据包排序、错误控制和修复。简而言之，TCP使得使用网络协议提供流式windows套接字成为可能。

　　如下例所示，大多数程序会选择简单地将协议参数指定为零，从而允许内核选择适当的协议：

　　int s；

　　s=socket(PF_INET，SOCK_STREAM，0)；

　　如果(s==-1)

　　perror( socket())；

　　将套接字函数中的协议参数指定为零意味着使用TCP/IP协议。但是，如果我们希望完全控制，或者我们担心未来的内核默认协议不合适，我们可以显式选择协议：

　　int s；

　　s=socket(PF_INET，SOCK_STREAM，IP proto _ TCP)；

　　如果(s==-1)

　　perror( socket())；

　　使用PF_INET和SOCK_DGRAM

　　这里我们将描述我们将使用的最后一种组合。PF_INET和SOCK_DGRAM的结合使得内核选择UDP协议。UDP是用户数据报协议的缩写。数据报是一个独立的消息包。

　　这个协议允许程序将数据报从我们的windows套接字发送到我们识别的远程windows套接字。注意，这个服务是不可靠的，但是它适用于许多类型的需要高效率的服务。例如，网络时间协议(NTP)使用UDP协议，因为它是高效的和面向消息的，并且可以容忍消息的丢失。丢失消息的影响是，可能时间的同步需要更长的时间才能实现，或者当您想要从多个NTP服务器进行响应时，准确性会丢失。

　　为了创建UDP windows套接字，我们将协议参数指定为零。如下例所示：

　　int s；

　　s=socket(PF_INET，SOCK_DGRAM，0)；

　　如果(s==-1)

　　perror( socket())；

　　但是，如果我们更喜欢所示的指定UDP协议，我们可以使用以下示例：

　　int s；

　　s=socket(PF_INET，SOCK_DGRAM，IP proto _ UDP)；

　　如果(s==-1)

　　perror( socket())；

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