详解Linux Socket通信实例，带你掌握网络编程技巧 (linux socket通信例子)
随着互联网的快速发展，计算机网络已经成为了人们工作生活中必不可少的一部分。而网络通信技术作为计算机网络的核心技术，也成为了开发人员必须掌握的技能之一。Linux Socket通信作为一种高效稳定的网络通信技术，已经成为了网络编程的重要组成部分。
本文将详细解析Linux Socket通信的基本概念和示例，帮助读者快速掌握网络编程技巧。
一、Linux Socket通信的基本概念
1. Socket是什么？
Socket，又称“套接字”，是网络通信中一个标准的编程接口和数据结构。它的本质是一种API（应用程序接口），开发人员可以通过调用Socket API实现与TCP/IP协议栈的通信。在Linux中，Socket通信主要包括IPv4、IPv6、Unix域套接字等。
2. Socket的工作原理
Socket通信主要基于BSD套接字接口，该接口定义了一套通用的API，实现了网络应用程序与网络协议栈之间的交互。Socket API大致包括建立连接、读写数据、关闭连接等基本操作，应用程序可以通过调用Socket API来实现网络通信。在Linux中，Socket API主要由socket()、bind()、listen()、connect()、accept()、send()、recv()等函数组成。通过这些函数的使用，应用程序就可以实现与网络协议栈的交互。
3. Socket的类型
Socket通常分为两种类型：流式Socket和数据报Socket。流式Socket（SOCK_STREAM）是一种可靠的面向连接的Socket，它主要基于TCP协议实现，具有可靠性和稳定性等优点。数据报Socket（SOCK_DGRAM）是一种不可靠的无连接Socket，它主要基于UDP协议实现，具有速度快、实时性强等优点。在使用Socket通信时，需要根据实际情况选择不同的Socket类型。
二、Linux Socket通信的实例操作
下面，我们将通过一个简单的客户端/服务器示例，来演示如何使用Linux Socket通信实现网络通信。该示例中，服务器程序将在本地监听12345端口，客户端程序将向服务器发送指定的数据，并接收服务器返回的数据。我们将分别介绍服务器和客户端的代码实现。
1. 服务器程序代码实现
服务器程序主要有三个操作步骤：创建Socket、绑定到本地、监听客户端请求。代码如下：
“`c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 12345
int mn()
{
// Step 1:创建Socket
int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listen_fd == -1) {
perror(“socket() error”);
exit(-1);
}
// Step 2:绑定到本地
struct sockaddr_in srv_addr;
srv_addr.sin_family = AF_INET;
srv_addr.sin_port = htons(PORT);
srv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if (bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&srv_addr, sizeof(srv_addr)) == -1) {
perror(“bind() error”);
exit(-1);
}
// Step 3:监听客户端请求
if (listen(listen_fd, 10) == -1) {
perror(“listen() error”);
exit(-1);
}
printf(“Server is listening on %d…\n”, PORT);
// 等待客户端连接
struct sockaddr_in cli_addr;
socklen_t len = sizeof(cli_addr);
int conn_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &len);
if (conn_fd == -1) {
perror(“accept() error”);
exit(-1);
}
printf(“Connection from %s:%d\n”, inet_ntoa(cli_addr.sin_addr), ntohs(cli_addr.sin_port));
// 处理客户端请求
char buf[1024];
while (1) {
memset(buf, 0, sizeof(buf));
int n = recv(conn_fd, buf, sizeof(buf), 0);
if (n == -1) {
perror(“recv() error”);
exit(-1);
} else if (n == 0) {
close(conn_fd);
printf(“Client closed the connection.”);
break;
} else {
printf(“Recv: %s\n”, buf);
if (send(conn_fd, buf, n, 0) == -1) {
perror(“send() error”);
exit(-1);
}
}
}
// 关闭Socket
close(listen_fd);
return 0;
}
“`
上述代码中，创建Socket和绑定到本地的操作与之前介绍的基本操作一致，具体实现细节参见代码注释。第3步，通过调用listen函数开始监听客户端请求，等待客户端的连接。当有客户端连接请求到达时，程序将通过accept函数接收连接请求，建立服务器与客户端的连接。接下来，在服务器端收到客户端数据时，程序将通过recv函数读取客户端发送的数据，并通过send函数将数据返回给客户端。
2. 客户端程序代码实现
客户端程序主要有三个操作步骤：创建Socket、连接服务器、发送请求。代码如下：
“`c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 12345
int mn()
{
// Step 1:创建Socket
int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sock_fd == -1) {
perror(“socket() error”);
exit(-1);
}
// Step 2:连接服务器
struct sockaddr_in srv_addr;
srv_addr.sin_family = AF_INET;
srv_addr.sin_port = htons(PORT);
srv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);
if (connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&srv_addr, sizeof(srv_addr)) == -1) {
perror(“connect() error”);
exit(-1);
}
printf(“Connect to server %s:%d successfully.\n”, inet_ntoa(srv_addr.sin_addr), ntohs(srv_addr.sin_port));
// Step 3:发送请求
char send_buf[1024] = “Hello, Server!”;
if (send(sock_fd, send_buf, strlen(send_buf), 0) == -1) {
perror(“send() error”);
exit(-1);
}
// 接收响应
char recv_buf[1024];
memset(recv_buf, 0, sizeof(recv_buf));
int n = recv(sock_fd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0);
if (n == -1) {
perror(“recv() error”);
exit(-1);
}
printf(“Server response: %s\n”, recv_buf);
// 关闭Socket
close(sock_fd);
return 0;
}
“`
上述代码中，创建Socket和连接服务器的操作与之前介绍的基本操作一致，具体实现细节参见代码注释。第3步，通过调用send函数向服务器发送数据，接着，程序将调用recv函数读取服务器返回的数据，并输出到屏幕上。通过调用close函数关闭客户端Socket。
三、如何掌握网络编程技巧
了解了Linux Socket通信的基本概念和示例操作后，我们需要如何掌握网络编程技巧呢？以下几点建议供读者参考：
1. 深入理解Socket通信的原理和流程，理解各个函数的作用和使用方式。
2. 多编写一些网络编程实例，通过实践来加深对网络编程的理解和掌握程度。
3. 发展网络编程技巧是一个持续的过程，需要不断学习和探索。可以多阅读一些经典的网络编程书籍，了解一些新的技术和工具。
4. 参与开源社区和实际项目实践，积极学习和借鉴其他开发者的网络编程实战经验，提高自己的实战经验。
相关问题拓展阅读：
linux手册翻译——socket(2)
socket – 创建一个用于通信的端点
socket() 创建用于通信的端点并返回引用该端点的文件描述符。 成功调用时返回的文件描述符，将是当前没有被进程打开的所有文件描述符中编号更低的。
domain 参数指定一个通信域； 以决定用于通信的协议族。 这些系列在 中定义。 目前 Linux 内核理解的格式包括：
当然最常用的当然是
AF_INET
，即IPV4。
上述地址族的更多详细信息以及其他几个地址族的信息可以在 address_families(7) 中找到。
套接字具有指定的 type ，它指定了通信语义。 当前定义的类型有：
某些套接字类型可能不会被所有协议族实现。
从 Linux 2.6.27 开始，type 参数有第二个用途：除了指定套接字类型之外，它还可以包含以下任何值的按位或，以修改 socket() 的行为：
老朋友了，上述两个，之一个是非阻塞，第二改枣个是执行exec时自动关闭。
protocol 指定要与套接字一起使用的特定协议。
通常只存在一个协议来支持给定协议族中的特定套接字类型
，在这种情况下，protocol 可以指定为 0。但是，可能存在许多协议，在这种情况下，必须在此指定特定协议方式。 特定协议对应的编号可以查看文件: /etc/protocols
SOCK_STREAM 类型的套接字是全双工字节流。 它们不保留记录边界。 流套接字必须处于连接状态，然后才能在其上发送或接收任何数据。 到另一个套接字的连接是通过 connect(2) 调用创建的。 连接后，可以使用 read(2) 和 write(2) 调用或 其变体send(2) 和 recv(2) 的来传输数据。 当会话完成时，可以执行 close(2)。 带外数据也可以按照 send(2) 中的描述进行传输，并按照 recv(2) 中的描述进行接收。
实现 SOCK_STREAM 的通信协议确保数据不会丢失或重复。 如果协议的缓冲空间中存在一条数据在合理告肢的时间内不能成功传输，则认为该连接已失效。 当 SO_KEEPALIVE 在套接字上启用时，将会以特定于协议的方式检查另一端是否仍然存在。 如果进程在损坏的流上发送或接收，则会引发 SIGPIPE 信号； 这会导致不处理信号的进程退出。 SOCK_SEQPACKET 套接字使用与 SOCK_STREAM 套接字相同的系统调用。 唯一的区别是 read(2) 调用将只返回请求的数据量，到达数据包中剩余的其他数据都将被丢弃。 传入数据报中的所有消息边界也被保留。
SOCK_DGRAM 和 SOCK_RAW 套接字允许将数据报发送到在 sendto(2) 调用中指定的通信者。 数据报通常用 recvfrom(2) 接收，它返回下一个数据报及其发送者的地址。
SOCK_PACKET 是一种过时的套接字类型，用于直接从设备驱动程序接收原核友拆始数据包。 改用 packet(7)。
An fcntl(2) F_SETOWN operation can be used to specify a process or process group to receive a SIGURG signal when the out-of-band data arrives or SIGPIPE signal when a SOCK_STREAM connection breaks unexpectedly. This operation may also be used to set the process or process group that receives the I/O and asynchronous notification of I/O events via SIGIO. Using F_SETOWN is equivalent to an ioctl(2) call with the FIOSETOWN or SIOCSPGRP argument.
When the network signals an error condition to the protocol module (e.g., using an ICMP message for IP) the pending error flag is set for the socket. The next operation on this socket will return the error code of the pending error. For some protocols it is possible to enable a per-socket error queue to retrieve detailed information about the error; see IP_RECVERR in ip(7).
套接字的操作由套接字选项控制。 这些选项在 中定义。 函数setsockopt(2) 和getsockopt(2) 用于设置和获取选项。对于选项的描述，详见socket(7).
成功时，将返回新套接字的文件描述符。 出错时，返回 -1，并设置 errno 以指示错误。
POSIX.1-2023, POSIX.1-2023, 4.4BSD.
The SOCK_NONBLOCK and SOCK_CLOEXEC flags are Linux-specific.
socket() appeared in 4.2BSD. It is generally portable to/from non-BSD systems supporting clones of the BSD socket layer (including System V variants).
在 4.x BSD 下用于协议族的清单常量是 PF_UNIX、PF_INET 等，而 AF_UNIX、AF_INET 等用于地址族。 但是，BSD 手册页已经承诺：“协议族通常与地址族相同”，随后的标准到处都使用 AF_*。
Linux下的socket是怎么回事，如何利用其实现局域网内的数据处理？
//服务端server.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
郑如
#define
SERVPORT
6000
/判燃*服务器监听端口号
*/
#define
BACKLOG
/*
更大同时连接请求数
*/
#define
MAXDATASIZE
100
main()
{
char
buf;
int
sockfd,client_fd;
/*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket
*/
struct
sockaddr_in
my_addr;
/*
本机地址信息
*/
struct
sockaddr_in
remote_addr;
/*
客户端地址信息
*/
if
((sockfd
=
socket(AF_INET,
SOCK_STREAM,
0))
==
-1)
{
perror(“socket创建出错！”);
exit(1);
}
my_addr.sin_family=AF_INET;
my_addr.sin_port=htons(SERVPORT);
my_addr.sin_addr.s_addr
=
INADDR_ANY;
bzero(&(my_addr.sin_zero),8);
if
(bind(sockfd,
(struct
sockaddr
*)&my_addr,
sizeof(struct
sockaddr))
==
-1)
{
perror(“bind出错！”);
exit(1);
}
if
(listen(sockfd,
BACKLOG)
==
-1)
{
perror(“listen出错！”);
exit(1);
}
while(1)
{
sin_size
=
sizeof(struct
sockaddr_in);
if
((client_fd
=
accept(sockfd,
(struct
sockaddr
*)&remote_addr,
&sin_size))
==
-1)
{
perror(“accept出错”);
continue;
}
printf(“received
a
connection
from
%s\n”,
inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
if
(!fork())
{
/*
子进程代码段
*/
if
((recvbytes=recv(client_fd,
buf,
MAXDATASIZE,
0))
==-1)
{
perror(“recv出错！”);
close(client_fd);
exit(0);
}
buf
=
‘\0’;
printf(“from
client
Received:
%s”,buf);
if
(send(client_fd,
“thanks!\喊冲启n”,
8,
0)
==
-1)
perror(“send出错！”);
close(client_fd);
exit(0);
}
close(client_fd);
}
}
//客户端client.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define
SERVPORT
6000
#define
MAXDATASIZE
100
main(int
argc,
char
*argv)
{
int
sockfd,
recvbytes;
char
buf;
struct
hostent
*host;
struct
sockaddr_in
serv_addr;
if
(argc
h_addr);
bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);
if
(connect(sockfd,
(struct
sockaddr
*)&serv_addr,
sizeof(struct
sockaddr))
==
-1)
{
perror(“connect出错！”);
exit(1);
}
if
(send(sockfd,
“hello!\n”,
7,
0)
==
-1)
{
perror(“send出错！”);
exit(1);
}
if
((recvbytes=recv(sockfd,
buf,
MAXDATASIZE,
0))
==-1)
{
perror(“recv出错！”);
exit(1);
}
buf
=
‘\0’;
printf(“Received:
%s”,buf);
close(sockfd);
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