基于Linux網(wǎng)絡(luò)聊天室的設(shè)計(jì)3

1、 姓名： 方 建 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：網(wǎng)絡(luò)工程1031背景1.1 開(kāi)發(fā)背景在網(wǎng)絡(luò)無(wú)所不在的今天，在Internet上，有ICQ、MSN、Gtalk、OICQ等網(wǎng)絡(luò)聊天軟件，極大程度上方便了處于在世界各地的友人之間的相互聯(lián)系，也使世界好像一下子縮小了，不管你在哪里，只要你上了網(wǎng)，打開(kāi)這些軟件，就可以給你的朋友發(fā)送信息，不管對(duì)方是否也同時(shí)在線(xiàn)，只要知道他有號(hào)碼。Linux 操作系統(tǒng)作為一個(gè)開(kāi)源的操作系統(tǒng)被越來(lái)越多的人所應(yīng)用，它的好處在于操作系統(tǒng)源代碼的公開(kāi)化！只要是基于GNU公約的軟件你都可以任意使用并修改它的源代碼。但對(duì)很多習(xí)慣于Windows操作系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō)，Linux的操作不夠人性化、交互界面不夠

2、美觀，這給Linux操作系統(tǒng)的普及帶來(lái)了很大的阻礙。因此制作一個(gè)Linux 操作系統(tǒng)下的擁有人性化界面的實(shí)時(shí)通訊工具，將給那些剛剛接觸Linux操作系統(tǒng)的用戶(hù)帶來(lái)極大的方便，而且通過(guò)設(shè)計(jì)這樣的一個(gè)應(yīng)用程序還能更好的學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程知識(shí)和掌握LINUX平臺(tái)上應(yīng)用程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的過(guò)程，將大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用，以達(dá)到檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的目的1.2 linux介紹 Linux是一種針對(duì)PC計(jì)算機(jī)和工作站的操作系統(tǒng),它具有像Windows和Mac那樣的功能齊全的圖形用戶(hù)界面（GUI,Graphical User Interface)。Linus Torvald和其它的遍布世界各地的編程人員共同開(kāi)發(fā)的。作為一種操

3、作系統(tǒng),它具有與Unix,Mac,Windows和Windows NT同樣的功能。 提到Linux我們不能不提GNU和Unix。Richard M.Stallman建立的自由軟件聯(lián)盟出版了兩種許可證,GNU通用公共許可證(GNU Gneral Public License,GPL)和GNU函數(shù)庫(kù)通用公共許可證(GNU Library Gneral Public License,LGPL)。大部分GNU工程的軟件和文檔是以GNU通用公共許可證發(fā)行的,但是有一些庫(kù)是以GNU函數(shù)庫(kù)通用公共許可證發(fā)行的。按照GNU通用公共許可證的規(guī)定,Linux的源代碼可以自由獲取,這滿(mǎn)足了我們學(xué)習(xí)該系統(tǒng)的強(qiáng)烈愿望。

4、GPL充分體現(xiàn)了Stallman的思想：只要用戶(hù)所做的修改是同等自由的,用戶(hù)可以自由地使用、拷貝、查詢(xún)、重用、修改甚至發(fā)布這個(gè)軟件。通過(guò)這種方式,GPL保證了Linux（以及同一許可證下的大量其他軟件）不僅現(xiàn)在自由可用,而且皮后經(jīng)過(guò)任何修改這后都仍然可以自由使用。 Unix是由ATT貝爾實(shí)驗(yàn)室的Ken Thompson和Dennis Ritchie于1969年在一臺(tái)已經(jīng)廢棄了的PDP-7上開(kāi)發(fā)的；最初它是一個(gè)用匯編語(yǔ)言寫(xiě)成的單用戶(hù)操作系統(tǒng)。后來(lái),他們又在PDP-11上用C語(yǔ)言重新編寫(xiě)（發(fā)明C語(yǔ)言的部分目的就在于此）,把Unix做成為了一個(gè)文本處理系統(tǒng),這使Unix在貝爾實(shí)驗(yàn)室得到廣泛的應(yīng)用。U

5、nix的最初版本免費(fèi)提供給許多知名的大學(xué)的計(jì)算機(jī)系使用。加州大學(xué)伯克利分校的計(jì)算機(jī)系就是其中的一名,并地Unix進(jìn)行了修改增加了許多新的特點(diǎn),這就是主為人知的BSC版本的Unix。與此同時(shí),其它獨(dú)立開(kāi)發(fā)的Unix版本也開(kāi)始萌生。Unix不斷發(fā)展了,各種版本被應(yīng)用到不同的計(jì)算機(jī)使用。而Linux最初是專(zhuān)門(mén)為基于Intel的個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的。（1）Linux的昨天 1991年,一名叫Linus Torvalds的芬蘭大學(xué)生對(duì)Unix各種版本對(duì)于80386類(lèi)的機(jī)器的脆弱支持十分不滿(mǎn),他決定要開(kāi)發(fā)出一個(gè)全功能的、支持POSIX標(biāo)準(zhǔn)的、類(lèi)Unix的操作系統(tǒng)內(nèi)核,該系統(tǒng)吸收了BSD和System V 的優(yōu)

6、點(diǎn),同進(jìn)摒棄了它們的缺點(diǎn)。他獨(dú)立把這個(gè)內(nèi)核開(kāi)發(fā)到0.02版,這個(gè)版本已經(jīng)可以運(yùn)行g(shù)cc、bash和很少的一些應(yīng)用程序。后來(lái),他又開(kāi)始了在因特網(wǎng)上尋求廣泛的幫助。 1994年,Linux已經(jīng)升級(jí)到1.0版本。它的源代碼量也呈指數(shù)形式增長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)了基本的TCP/IP功能,此時(shí)Linux已經(jīng)擁有大約10萬(wàn)的用戶(hù)。（2） Linux的今天 作為一各服務(wù)器級(jí)的操作系統(tǒng),Linux已經(jīng)成熟了?，F(xiàn)在的Linux內(nèi)核由150多行代碼組成,能作為Web服務(wù)器平臺(tái),也為越來(lái)越多的商業(yè)用戶(hù)提供文件和打印服務(wù)。它既被當(dāng)作郵件服務(wù)器的一種候選平臺(tái),也被當(dāng)作一種強(qiáng)壯而安全的防火墻。 Linux的企業(yè)級(jí)特性,比如支持多處理器

7、、支持大型文件系統(tǒng)、日志文件系統(tǒng)以及密集型計(jì)算和高可用性集群技術(shù),也逐步成熟。 桌面上的Linux也在繼續(xù)完善。KDE桌面提供的圖形用戶(hù)界面在易用性和可配置方面都能和微軟的Windows相媲美。（3） Linux的明天 Linux最強(qiáng)大的生命力在于其公開(kāi)的開(kāi)發(fā)過(guò)程。每個(gè)人都有可以自由獲取內(nèi)核源程序,每個(gè)人都有要不得以運(yùn)載源程序加以修改,而后他人也可以自由獲取你修改后的源程序。Linux這種獨(dú)特的自由流暢的開(kāi)發(fā)模型已被命名為bazaar（集市模型）。Bazaar開(kāi)發(fā)模型通過(guò)重視實(shí)驗(yàn),征集并充分利用早期的反饋,對(duì)巨大數(shù)量的腦力資源進(jìn)行平衡配置,可以開(kāi)發(fā)出更優(yōu)秀的軟件。本聯(lián)盟就是想通過(guò)bazaar開(kāi)

8、發(fā)模型,在網(wǎng)上召集一些Linux的愛(ài)好者,開(kāi)發(fā)出更優(yōu)秀的操作系統(tǒng)或軟件。 2 技術(shù)說(shuō)明2.1 TCP和UDP通信的概念2.1.1 UDP通信 UDP是用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是以中午連接的邏輯通信信道。UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接，遠(yuǎn)地主機(jī)的傳輸層在收到udp數(shù)據(jù)報(bào)后，不需要給出任何確認(rèn)，所以不能保證其交付時(shí)可靠。它的特點(diǎn)是：因無(wú)連接，故提供的是不可靠的信道，但也是因無(wú)連接而具有很好的傳輸效率。 2.1.2 TCP通信 TCP是傳輸控制協(xié)議的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是提供一條全雙工的、可靠的信道。TCP提供面向連接的服務(wù)，在傳送數(shù)據(jù)之前必須先建立連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后要釋放連接。TCP不提供廣播和多播服

9、務(wù)。 由于TCP要提供可靠的、面向連接的運(yùn)輸服務(wù)，所以不可避免地增加了許多系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，比如確認(rèn)、流量控制、計(jì)時(shí)器以及連接管理等都需要占用許多系統(tǒng)的時(shí)空資源。 兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間如果使用TCP通信，其連接過(guò)程需要三次握手實(shí)現(xiàn)，如實(shí)驗(yàn)圖1-1所示。圖1-1 用三次握手建立TCP連接 對(duì)于兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間連接的釋放過(guò)程也需要類(lèi)似的3次握手的互相確認(rèn)的過(guò)程，如實(shí)驗(yàn)圖1-2所示。圖1-2 TCP連接的釋放過(guò)程2.2客戶(hù)/服務(wù)器模型在客戶(hù)/服務(wù)器模型中，多個(gè)相互通信的計(jì)算機(jī)都作為客戶(hù)端，與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行連接，并通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行信息的傳遞。所以多個(gè)客戶(hù)端之間的通信就變?yōu)榱丝蛻?hù)端與服務(wù)端的通信。所以，采用客戶(hù)/服務(wù)器模

10、型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)聊天需要分別編寫(xiě)服務(wù)器端和客戶(hù)端的程序，服務(wù)器和客戶(hù)端之間相互通信的同步關(guān)系和各自的程序流程如實(shí)驗(yàn)圖1-3所示。圖1-3 Socket通信流程圖2.3網(wǎng)絡(luò)套接字（socket）的概念 1 介紹 上世紀(jì)中后期, 在美國(guó)國(guó)防部高研署(DARPA)將TCP /IP 的軟件提供給加利尼亞大學(xué)Berkeley 分校后, TCP /IP 很快被集成到Unix 中, 同時(shí)出現(xiàn)了許多成熟的TCP /IP 應(yīng)用程序接口(API) 。這個(gè)API 稱(chēng)為Socket 接口( 套接口) 。Socket 在計(jì)算機(jī)中提供了一個(gè)通信端口, 可以通過(guò)這個(gè)端口與任何一個(gè)具有Socket 接口的計(jì)算機(jī)通信。應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)

11、上傳輸,接收的信息都通過(guò)這個(gè)Socket 接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。在應(yīng)用開(kāi)發(fā)中就像使用文件句柄一樣, 可以對(duì)Socket 句柄進(jìn)行讀、寫(xiě)操作。今天, Socket 接口是TCP /IP 網(wǎng)絡(luò)最為通用的API, 也是在Internet 上進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)最為通用的API。Linux 操作系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和出色的網(wǎng)絡(luò)性能, 因此被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)領(lǐng)域。而在Linux下開(kāi)發(fā)高性能的網(wǎng)絡(luò)通信程序, 是充分發(fā)揮Linux 網(wǎng)絡(luò)特性的一個(gè)關(guān)鍵因素。2 Socket 原理簡(jiǎn)介 當(dāng)用電話(huà)與他人通信時(shí), 必須拿起話(huà)筒, 撥叫對(duì)方的電話(huà)號(hào)碼, 然后等待對(duì)方的應(yīng)答; 當(dāng)雙方進(jìn)行通話(huà)的時(shí)候, 就建立了一個(gè)具有兩個(gè)端點(diǎn)的通信線(xiàn)路

12、,這兩個(gè)端點(diǎn)是:本地的電話(huà)號(hào)碼( 在本地位置) ;對(duì)方的電話(huà)號(hào)碼( 在對(duì)方的位置處) 。雙方的通信與通信的兩個(gè)端點(diǎn)和他們之間的通信線(xiàn)路有關(guān)。Linux 中的套接口與電話(huà)非常相似。套接口代表通信線(xiàn)路中的端點(diǎn), 兩端點(diǎn)之間就是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。套接口與電話(huà)的相似性還表現(xiàn)在另一方面。當(dāng)給某人打電話(huà)時(shí), 撥叫的是對(duì)方用戶(hù)的電話(huà)號(hào)碼。而套接口中的網(wǎng)絡(luò)地址就相當(dāng)于電話(huà)號(hào)碼。通過(guò)在程序中指定遠(yuǎn)程套接口的地址, 就可以建立從本地套接口到 遠(yuǎn)端套接口的通信。TCP /IP 是計(jì)算機(jī)互連最常使用的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議, TCP /IP 的核心部分由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的內(nèi)核實(shí)現(xiàn),應(yīng)用程序通過(guò)編程接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)TCP /IP。套接字( S

13、ocket) 是介于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層和傳輸層之間的編程接口, 套接字接口提供了訪(fǎng)問(wèn)下層通信協(xié)議的大量系統(tǒng)調(diào)用和相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在Linux 中, 套接字接口是應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)下層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的惟一方法。具體講,套接字在用戶(hù)級(jí)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)應(yīng)用程序之間的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)交換, 所以L(fǎng)inux 中的套接字意味著網(wǎng)絡(luò)上的連接。套接字在TCP /IP 網(wǎng)絡(luò)模型中的地位如圖1所示。Socket 分為以下三種類(lèi)型: 流式套接字( Stream Socket) : 是最常用的套接字類(lèi)型, 文件傳送協(xié)議( FTP) 即使用流式套接字。提供一個(gè)面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù), 數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)、無(wú)重復(fù)地發(fā)送, 且按發(fā)送順序接收。內(nèi)設(shè)流量

14、控制, 避免數(shù)據(jù)流超限; 數(shù)據(jù)被看作是字節(jié)流, 無(wú)長(zhǎng)度限制。數(shù)據(jù)報(bào)套接字(Datagram Socket) : TCP /IP 協(xié)議族中的UDP 協(xié)議使用此類(lèi)接口, 它是無(wú)連接的服務(wù),數(shù)據(jù)通過(guò)相互獨(dú)立的報(bào)文進(jìn)行傳輸, 提供了一個(gè)無(wú)連接服務(wù)。數(shù)據(jù)包以獨(dú)立包形式被發(fā)送, 不提供無(wú)錯(cuò)保證, 數(shù)據(jù)可能丟失或重復(fù), 并且接收順序混亂。原始數(shù)據(jù)報(bào)套接字(Raw Socket) : 該接口允許對(duì)較低層協(xié)議, 如IP、ICMP 直接訪(fǎng)問(wèn)。常用于檢驗(yàn)新的協(xié)議實(shí)現(xiàn)或訪(fǎng)問(wèn)。3 Socket 通信過(guò)程與程序開(kāi)發(fā)3.1 Socket 通信過(guò)程 基于TCP 可靠連接的客戶(hù)與服務(wù)器連接進(jìn)程流程圖如圖2。Socket 工作過(guò)

15、程如下: 服務(wù)器首先啟動(dòng), 通過(guò)調(diào)用Socket (), 建立一個(gè)Socket, 然后調(diào)用bind()將該Socket 和本地網(wǎng)絡(luò)地址綁系在一起, 再調(diào)用listen()使Socket 做好偵聽(tīng)的準(zhǔn)備, 并規(guī)定它的請(qǐng)求隊(duì)列的長(zhǎng)度,之后就調(diào)用accept()來(lái)接收連接?？蛻?hù)在建立Socket 后就可調(diào)用connect()和服務(wù)器建立連接。連接一旦建立,客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器之間就可以通過(guò)調(diào)用send()和recv()來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。最后, 待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后, 雙方調(diào)用close()關(guān)閉Socket。3.2 Socket 通信程序開(kāi)發(fā)下面詳細(xì)說(shuō)明Socket 通信程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程:( 1) 步驟1: 建立

16、套接口socket() int sockfd = socket ( int domain, int type, intprotocol) , 其中domain 參數(shù)指定socket 協(xié)議族, 包括PF_LOACL 和PF_INET, PF_LOACL 表示使用本地套接口, PF_INET 表示使用Internet 套接口。Type 參數(shù)定義了套接口的類(lèi)型, 包括SOCK_STREAM 和SOCK_DGRAM, SOCK_STREAM 指定為流套接口,SOCK_DGRAM指定為數(shù)據(jù)報(bào)套接口。protocol 通常賦值“0”, 意味套接口使用TCP /IP 協(xié)議。socket()調(diào)用返回一個(gè)整型s

17、ocket 描述符, 可以在后面的調(diào)用使用它, 當(dāng)其值為- 1 時(shí), 說(shuō)明有錯(cuò)誤發(fā)生。( 2) 步驟2: 綁定套接口bind() 當(dāng)用socket()建立套接口后, 該套接口還是處于無(wú)名狀態(tài)的, 無(wú)名套接口就象沒(méi)有號(hào)碼的電話(huà)一樣,別人無(wú)法向發(fā)送信息( 在同一linux 內(nèi)核下可實(shí)現(xiàn)無(wú)名狀態(tài)下通信) 。為了像電話(huà)分配電話(huà)號(hào)碼一樣, 可以通過(guò)bind()為建立的套接口綁定一個(gè)名字分配地址。這一步對(duì)客戶(hù)端不是必需的。int bind ( int sockfd, struct sockaddr _my_addr,int addrlen) ;sockfd 是一個(gè)socket 描述符, my_addr 是

18、一個(gè)指圖計(jì)算機(jī)應(yīng)用向包含有本機(jī)IP 地址及端口號(hào)等信息的sockaddr 類(lèi)型的指針; addrlen 常被設(shè)置為sizeof ( structockaddr) , 如果函數(shù)調(diào)用成功, 就返回0, 否則就返回為- 1, 我們可以通過(guò)查看errno 的值來(lái)了解錯(cuò)誤的原因。需要指出的是, 可以用下面的賦值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲得本機(jī)IP 地址和隨機(jī)獲取一個(gè)沒(méi)有被占用的端口號(hào):my_addr.sin_port=0; /< 系統(tǒng)隨機(jī)選擇一個(gè)未被使用的端口號(hào)< /my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; /< 填入本機(jī)IP 地址< /通過(guò)將my_addr.sin

19、_port 置為0, 函數(shù)會(huì)自動(dòng)為選擇一個(gè)未占用的端口來(lái)使用。同樣, 通過(guò)將my_addr.sin_addr.s_addr 置為INADDR_ANY, 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)填入本機(jī)IP 地址。bind()函數(shù)在成功被調(diào)用時(shí)返回0; 遇到錯(cuò)誤時(shí)返回“- 1”并將errno 置為相應(yīng)的錯(cuò)誤號(hào)。另外要注意的是, 當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí), 一般不要將端口號(hào)置為小于1024 的值, 因?yàn)?1024 是保留端口號(hào), 可以使用大于1024 中任何一個(gè)沒(méi)有被占用的端口號(hào)。（ 3) 步驟3: 請(qǐng)求連接connect()當(dāng)客戶(hù)端綁定地址后, 發(fā)送請(qǐng)求連接信號(hào)connect()來(lái)與遠(yuǎn)端服務(wù)器建立一個(gè)TCP 連接。connect()函數(shù)

20、原型為:int connect ( int sockfd, struct sockaddr<serv_addr, int addrlen) ;sockfd 是目的服務(wù)器的socket 描述符; serv_addr是包含目的機(jī)IP 地址和端口號(hào)的指針, addrlen 為結(jié)構(gòu)的大小。遇到錯(cuò)誤時(shí)返回- 1, 并且errno 中包含相應(yīng)的錯(cuò)誤碼。進(jìn)行客戶(hù)端程序設(shè)計(jì)無(wú)須調(diào)用bind(), 因?yàn)檫@種情況下只需知道目的機(jī)器的IP 地址, 而客戶(hù)通過(guò)哪個(gè)端口與服務(wù)器建立連接并不需要關(guān)心, 內(nèi)核會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)未被占用的端口供客戶(hù)端來(lái)使用。( 4) 步驟4: 監(jiān)聽(tīng)連接listen()在服務(wù)器端程序中, 當(dāng)

21、socket 與某一端口捆綁以后, 就需要監(jiān)聽(tīng)該端口, 以便對(duì)到達(dá)的服務(wù)請(qǐng)求加以處理。 int listen( int sockfd, int backlog) ;sockfd 是Socket 系統(tǒng)調(diào)用返回的socket 描述符;backlog 指定在請(qǐng)求隊(duì)列中允許的最大請(qǐng)求數(shù), 進(jìn)入的連接請(qǐng)求將在隊(duì)列中等待accept()它們。backlog 對(duì)隊(duì)列中等待服務(wù)的請(qǐng)求的數(shù)目進(jìn)行了限制, 對(duì)于小型服務(wù)器, 隊(duì)列長(zhǎng)度應(yīng)該為5 或是稍大一些的值, 而對(duì)于網(wǎng)站服務(wù)器, 我們就需要更大的值, 比如說(shuō)16 或是更大。當(dāng)listen 遇到錯(cuò)誤時(shí)返回- 1, errno 被置為相應(yīng)的錯(cuò)誤碼。( 5) 步驟5:

22、 連接端口的服務(wù)請(qǐng)求 當(dāng)某個(gè)客戶(hù)端試圖與服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)的端口連接時(shí),該連接請(qǐng)求將排隊(duì)等待服務(wù)器accept()它。通過(guò)調(diào)用accept()函數(shù)為其建立一個(gè)連接, accept()函數(shù)將返回一個(gè)新的socket 描述符, 來(lái)供這個(gè)新連接來(lái)使用。而服務(wù)器可以繼續(xù)在以前的那個(gè)socket 上監(jiān)聽(tīng), 同時(shí)可以在新的socket 描述符上進(jìn)行數(shù)據(jù)send ()( 發(fā)送) 和recv()( 接收) 操作。int accept( int sockfd, void <addr, int <addrlen) ;sockfd 是被監(jiān)聽(tīng)的socket 描述符, addr 通常是一個(gè)指向sockaddr_in

23、 變量的指針, 該變量用來(lái)存放提出連接請(qǐng)求服務(wù)的主機(jī)的信息( 某臺(tái)主機(jī)從某個(gè)端口發(fā)出該請(qǐng)求) ; addrlen 通常為一個(gè)指向值為sizeof（ struct sockaddr_in) 的整型指針變量。錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)返回一個(gè)- 1 并且設(shè)置相應(yīng)的errno 值。accept()之前, 通常將addrlen 初始化為0。( 6) 步驟6: 數(shù)據(jù)傳輸send()和recv()send()和recv()這兩個(gè)函數(shù)是用于面向連接的socket 上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。send()函數(shù)原型為:int send ( int sockfd, const void <msg, int len, intflags)

24、 ;sockfd 是想用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的socket 描述符, msg是一個(gè)指向要發(fā)送數(shù)據(jù)( 可以是字符型、整型、浮點(diǎn)型等) 的指針。len 是以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。flags一般情況下置為0。 send()函數(shù)返回實(shí)際上發(fā)送出的字節(jié)數(shù), 可能會(huì)少于希望發(fā)送的數(shù)據(jù)。所以需要對(duì)send()的返回值進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)send()返回值與len 不匹配時(shí), 應(yīng)該對(duì)這種情況進(jìn)行處理。recv()函數(shù)原型為:int recv ( int sockfd, void <buf, int len, unsignedint flags) ;sockfd 是接收數(shù)據(jù)的socket 描述符; buf 是存放接收數(shù)據(jù)

25、的緩沖區(qū); len 是緩沖的長(zhǎng)度。flags 也被置為0。recv()返回實(shí)際上接收的字節(jié)數(shù), 或當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),返回- 1 并置相應(yīng)的errno 值。( 7) 步驟7: 關(guān)閉連接close() 當(dāng)所有的數(shù)據(jù)操作結(jié)束以后, 可以調(diào)用close()函數(shù)來(lái)釋放該socket, 從而停止在該socket 上的任何數(shù)據(jù)操作。摘要: 在Linux 下開(kāi)發(fā)高性能的網(wǎng)絡(luò)通信程序, 是充分發(fā)揮Linux 網(wǎng)絡(luò)特性的一個(gè)關(guān)鍵因素。Socket 接口是TCP /IP 網(wǎng)絡(luò)最為通用的API, Socket 在計(jì)算機(jī)中提供了一個(gè)通信端口, 可以通過(guò)這個(gè)端口與任何一個(gè)具有Socket 接口的計(jì)算機(jī)通信。 Socket接口

26、上TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序接口（API），它提供了許多函數(shù)和例程，程序員可以使用它們來(lái)開(kāi)發(fā)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。2 Socket使用Socket接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的過(guò)程如圖1-3所示，簡(jiǎn)要步驟如下：(1) 建立一個(gè)Socket.(2) 按要求配置socket，將socket連接到遠(yuǎn)程主機(jī)或給socket指定以各本地協(xié)議端口。(3) 按要求通過(guò)socket發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。(4) 關(guān)閉此socket。這是通過(guò)Socket實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信需要掌握的4個(gè)編程要點(diǎn)。2.4多線(xiàn)程的概念上述點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的實(shí)現(xiàn)知識(shí)完成了主機(jī)進(jìn)程與服務(wù)器進(jìn)程之間的連接，建立連接的進(jìn)程之間是一對(duì)一的聯(lián)系，即主機(jī)的一個(gè)進(jìn)程與服務(wù)器的

27、一個(gè)進(jìn)程之間建立的連接。而每個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信的環(huán)節(jié)都包括了發(fā)送信息和接口信息兩個(gè)任務(wù)，這兩個(gè)任務(wù)通過(guò)一個(gè)端口地址發(fā)送和接收。 對(duì)于多個(gè)并發(fā)的任務(wù)需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)線(xiàn)程或線(xiàn)程去實(shí)現(xiàn)。使用一個(gè)進(jìn)程去完成發(fā)送信息是沒(méi)有問(wèn)題的，因?yàn)榘l(fā)送總是主動(dòng)的；而使用同一個(gè)進(jìn)程再去完成接受信息去不一定會(huì)成功，因?yàn)榻邮苄畔⑹潜粍?dòng)的，所以當(dāng)沒(méi)有信息可以接收時(shí)，該進(jìn)程就會(huì)被阻塞，從而導(dǎo)致發(fā)送任務(wù)也一起被阻塞。同一個(gè)端口的發(fā)送和接收是兩個(gè)并發(fā)任務(wù)，應(yīng)該由兩個(gè)不同的任務(wù)去分別完成信息的發(fā)送和接收。這樣，當(dāng)接收信息任務(wù)因沒(méi)有信息而被阻塞時(shí)，不至于影響發(fā)送任務(wù)的執(zhí)行。那么，發(fā)送和接收兩個(gè)任務(wù)是使用兩個(gè)進(jìn)程還是兩個(gè)進(jìn)程去完成呢？在網(wǎng)絡(luò)通信

28、中，端口地址是以進(jìn)程為單位進(jìn)程分配的，而一個(gè)進(jìn)程與外界的消息發(fā)送與接收必須通過(guò)分配給它的同一個(gè)端口進(jìn)行。因此，不能通過(guò)創(chuàng)建進(jìn)程方式來(lái)解決上訴問(wèn)題，因?yàn)閮蓚€(gè)進(jìn)程會(huì)分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的端口，而發(fā)送和接收必須使用同一端口。線(xiàn)程不是資源分配的單位，所以如果使用兩個(gè)線(xiàn)程不會(huì)對(duì)線(xiàn)程分配新的端口。因此，本實(shí)驗(yàn)需要使用兩個(gè)線(xiàn)程去分別完成發(fā)送和接收信息的任務(wù)，這兩個(gè)線(xiàn)程共享其進(jìn)程擁有的統(tǒng)一個(gè)端口地址。由于創(chuàng)建進(jìn)程的進(jìn)程本身會(huì)作為一個(gè)線(xiàn)程來(lái)調(diào)度，所以只需要再創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)接收信息就可以了。因此，對(duì)于從每個(gè)客戶(hù)端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，服務(wù)器端都要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)的線(xiàn)程去接收并處理；同理，對(duì)于客戶(hù)端而言，也要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程去讀取服務(wù)

29、器端發(fā)來(lái)的信息。3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3.1 Linux提供的有關(guān)Socket的系統(tǒng)調(diào)用(1) Socket() 作用：socket函數(shù)為客戶(hù)機(jī)或服務(wù)器創(chuàng)建一個(gè)sokcet格式：int socket(int family,int type,int protocol); 參數(shù)說(shuō)明： Family：表示地址族，可以去AF_UNLX和AF_INT。其中，AF_UNLX只能夠用于單一的UNIX系統(tǒng)進(jìn)程間通信;AF_INT是針對(duì)Internet的，因而可以允許在遠(yuǎn)程主機(jī)之間通信，實(shí)驗(yàn)中使用AF_INT。 Type：網(wǎng)絡(luò)程序所采用的通信協(xié)議，可以取SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM。其中，SOCK_STR

30、EAM表明使用的是TCP協(xié)議，這樣提供按順序的、可靠的、雙向、面向連接的比特流；SOCKE_DGRAM表明使用的是UDP協(xié)議，這樣只會(huì)提供定長(zhǎng)、不可靠、無(wú)連接的通信。(2) bind( )格式： int bind(int sockfd,struct sockaddr *addr,int addrlen); 參數(shù)說(shuō)明： Sockfd：socket的文件描述符號(hào)。 Sockaddr：表示名字所用的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來(lái)保存地址(包括IP地址和端口) Addrlen:設(shè)置結(jié)構(gòu)大小長(zhǎng)度。(3) listen()格式： int listen(int sockfd, int backlog); 作用：監(jiān)聽(tīng)連接

31、信號(hào)，和accepted函數(shù)合同。 參數(shù)說(shuō)明： Sockfd：表示socket調(diào)用返回的文件描述符。 Backlog：表示接入隊(duì)列允許的連接數(shù)目，大多數(shù)系統(tǒng)允許20個(gè)，也可以子定義510個(gè)。(4) accept() 格式： Int accept (int sockfd, void *addr, int *addrlen); 作用：與listen函數(shù)合用，監(jiān)聽(tīng)信息、接收客戶(hù)端請(qǐng)求。 參數(shù)說(shuō)明： Sockfd：表示socket的文件描述符。 Addr：表示指向局部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct sockaddr-in的指針。 Addrlen：表示地址的長(zhǎng)度。(5) connect()格式： int con

32、nect( int sockfd , struct sockaddr *serv_addr , int addrlen); 作用：在面向連接的系統(tǒng)中客戶(hù)及連接服務(wù)器時(shí)使用，connect必須在bind后使用。 參數(shù)作用： Sockfd：表示socket的文件描述符。 Serv-addr：表示村訪(fǎng)目的端口和ip地址（套接字）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(6) send() 和 recv() 格式1： Int send (int sockfd, const vod *msg,int len, int flags); 功能：發(fā)送信息。 格式2： Int recv (int sockfd , void *buf,in

33、t len, usigned int flags); 作用：用于流式socket、數(shù)據(jù)報(bào)socket內(nèi)部之間的通信。(7) close( ) 和 shutdown ( )格式： Close( int sockfd)或 Int shutdown(int sockfd , int how); 參數(shù)說(shuō)明： How的值為下面一種： 0-不允許繼續(xù)接收； 1-不允許繼續(xù)發(fā)送； 2-不允許繼續(xù)發(fā)送和接收。(8) 有關(guān)線(xiàn)程的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)pthread_create()、pthread_join()3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程說(shuō)明（使用TCP/IP）(1) 監(jiān)聽(tīng)連接 利用socket、bind、listen建立連接，步驟

34、是：1) 先用socket函數(shù)初始化socket，創(chuàng)建新的sockfd。Sockfd = socket（AF_INT，SOCK_STREAM,0）2) 此步驟涉及到IP地址及其處理過(guò)程。參數(shù)說(shuō)明： inet_addr 函數(shù) INADDR_ANY該函數(shù)把由小數(shù)點(diǎn)分開(kāi)的十進(jìn)制IP地址轉(zhuǎn)為unsinged long 類(lèi)型，而在實(shí)驗(yàn)中所使用的為INADDR_ANY，使用利用自已的IP地址自動(dòng)填充。a) 利用bind函數(shù)綁定端口和IP地址。My_addr.sin_family=AF_INET; /*將地址族類(lèi)型設(shè)定好 */My_addr.sin_port=htons(MYPORT; /* 將端口給其賦值

35、*/My_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; /*用連接地址自動(dòng)填充ip*/Bind(sockfd,(stuct sockaddr*)&my_addr,sizeof(stuct sockaddr);/*sockfd 是分配的socket名字，my-addr則便是分配好的端口與IP，用bind綁定*/b) 利用listen監(jiān)聽(tīng)請(qǐng)求(2) 發(fā)送請(qǐng)求1)利用gethostbyname獲取主機(jī)信息。2)初始化socket端口。3)利用connect函數(shù)將自己的IP地址等信息發(fā)送到主機(jī)，等待主機(jī)調(diào)用accept函數(shù)來(lái)接受請(qǐng)求。(3) 主機(jī)接收請(qǐng)求，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信1)主

36、機(jī)利用accept接收請(qǐng)求。2)創(chuàng)建子進(jìn)程，顯示歡迎信息；3)接收返回信息，顯示連接成功，并推出連接；4)關(guān)閉客戶(hù)端口socket；5)關(guān)閉服務(wù)端socket，結(jié)束子線(xiàn)程。3.3 TCP通信實(shí)現(xiàn)(1) 服務(wù)端源程序清單如下，設(shè)文件名為server.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/socket.h&g

37、t;#include<sys/wait.h>#include<pthread.h>#define MYPORT 3490#define BACKLOG 10 #define MAXDATASIZE 1024int sockfd,new_fd;pthread_t accthread,recthread;void recmessage(void) while(1) int numbytes; char bufMAXDATASIZE; if(numbytes = recv(new_fd,buf,MAXDATASIZE,0) = -1)perror("recv&quo

38、t;); exit(1); bufnumbytes = '0' if(strcmp(buf,"exit") = 0)printf("Client is closedn");close(new_fd);close(sockfd);exit(1);printf("Client:%sn",buf); void acceptconnect(void) struct sockaddr_in their_addr; int sin_size; sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); if(ne

39、w_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&their_addr,&sin_size) = -1) perror("accept"); exit(1); printf("server:got connection from %sn",inet_ntoa(their_addr.sin_addr); if(pthread_create(&recthread,NULL,(void *)recmessage,NULL)!= 0) printf("Create thread error!rn&q

40、uot;); exit(1); int main(void) struct sockaddr_in my_addr; if(sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0) = -1) perror("socket"); exit(1); my_addr.sin_family = AF_INET; my_addr.sin_port = htons(MYPORT); my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; bzero(&(my_addr.sin_zero),8); if(bind(sockfd,(stru

41、ct sockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr) = -1) perror("bind"); exit(1); if(listen(sockfd,BACKLOG) = -1) perror("listen"); exit(1); if(pthread_create(&accthread,NULL,(void *)acceptconnect,NULL) != 0) printf("Create thread error!rn"); exit(1); while(1) char m

42、sgMAXDATASIZE; scanf("%s",msg); if(send(new_fd,msg,strlen(msg),0) = -1) perror("send"); close(new_fd); exit(1); if(strcmp(msg,"exit") = 0) printf("Byebye!n"); close(new_fd); close(sockfd); exit(1); return 0;(2) 客戶(hù)端源程序清單如下，設(shè)文件名為client.c#include<stdio.h>#i

43、nclude<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>#include<netdb.h>#include<sys/types.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/socket.h>#include<pthread.h>#define PORT 3490#define MAXDATASIZE 1024int sockfd;pthread_t recthread;void recmessage(void) while(

44、1) int numbytes; char bufMAXDATASIZE; if(numbytes = recv(sockfd,buf,MAXDATASIZE,0) = -1) perror("recv"); exit(1); bufnumbytes='0' if(strcmp(buf,"exit") = 0) printf("Server is closedn"); close(sockfd); exit(1); printf("Server:%sn",buf); int main(int argc,char *argv) struct hostent *he; struct sockaddr_in their_addr; if(argc != 2) fprintf(stderr,"usage:client hostnamen"); exit(1); if(he=gethostbyname(argv1) = NULL) herror("gethostbyname"); exit(1); if(sockfd = socket(AF_IN