linux c socket 服务器客户端简单通讯

旧城等待， 2021-07-28 11:11 370阅读 0赞

### 1.socket简介 ###

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。

Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。

[![socket交互原理图解][socket]][socket_socket]

### 2.连接过程 ###

根据连接启动的方式以及本地套接字要连接的目标，套接字之间的连接过程可以分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。  
（1）服务器监听：是服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态。  
（2）客户端请求：是指由客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。  
（3）连接确认：是指当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求，它就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，连接就建立好了。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

[![socket连接过程图解][socket 1]][socket_socket 1]

### 3.实例 ###

client.c

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <netdb.h>  /* netdb is necessary for struct hostent */
    
    #define PORT 4321   /* server port */
    
    #define MAXDATASIZE 100
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        int sockfd, num;    /* files descriptors */
        char buf[MAXDATASIZE];    /* buf will store received text */
        struct hostent *he;    /* structure that will get information about remote host */
        struct sockaddr_in server;
    
        if (argc != 2)
        {
            printf("Usage: %s <IP Address>\n",argv[0]);
            exit(1);
        }
    
        if((he=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
        {
            printf("gethostbyname() error\n");
            exit(1);
        }
    
        if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0))==-1)
        {
            printf("socket() error\n");
            exit(1);
        }
        bzero(&server,sizeof(server));
        server.sin_family = AF_INET;
        server.sin_port = htons(PORT);
        server.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);
        if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server))==-1)
        {
            printf("connect() error\n");
            exit(1);
        }
        char str[] = "你好啊服务器!\n";
        if((num=send(sockfd,str,sizeof(str),0))==-1){
            printf("send() error\n");
            exit(1);
        }
        if((num=recv(sockfd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1)
        {
            printf("recv() error\n");
            exit(1);
        }
        buf[num-1]='\0';
        printf("server message: %s\n",buf);
        close(sockfd);
        return 0;
    }

server.c

#include <sys/time.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    #define PORT 4321
    
    #define BACKLOG 1
    #define MAXRECVLEN 1024
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        char buf[MAXRECVLEN];
        int listenfd, connectfd;   /* socket descriptors */
        struct sockaddr_in server; /* server's address information */
        struct sockaddr_in client; /* client's address information */
        socklen_t addrlen;
        /* Create TCP socket */
        if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
        {
            /* handle exception */
            perror("socket() error. Failed to initiate a socket");
            exit(1);
        }
    
        /* set socket option */
        int opt = SO_REUSEADDR;
        setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
    
        bzero(&server, sizeof(server));
    
        server.sin_family = AF_INET;
        server.sin_port = htons(PORT);
        server.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        if(bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1)
        {
            /* handle exception */
            perror("Bind() error.");
            exit(1);
        }
    
        if(listen(listenfd, BACKLOG) == -1)
        {
            perror("listen() error. \n");
            exit(1);
        }
    
        addrlen = sizeof(client);
        while(1){
            if((connectfd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client, &addrlen))==-1)
               {
                perror("accept() error. \n");
                exit(1);
               }
    
            struct timeval tv;
            gettimeofday(&tv, NULL);
               printf("You got a connection from client's ip %s, port %d at time %ld.%ld\n",inet_ntoa(client.sin_addr),htons(client.sin_port), tv.tv_sec,tv.tv_usec);
    
            int iret=-1;
            while(1)
            {
                iret = recv(connectfd, buf, MAXRECVLEN, 0);
                if(iret>0)
                {
                    printf("%s\n", buf);
                }else
                {
                    close(connectfd);
                    break;
                }
                /* print client's ip and port */
                send(connectfd, buf, iret, 0); /* send to the client welcome message */
            }
        }
        close(listenfd); /* close listenfd */
        return 0;
    }

> 命令行执行 `$ gcc client.c -o client`，可以编译出客户端程序。  
> 命令行执行`$ gcc server.c -o server`，可以编译出服务端程序。

> 命令行执行`$ ./server`，启动server程序。
> 
> 重新打开一个命令行窗口  
> 执行 `$ ./client 127.0.0.1`，启动客户端程序

本程序客户端会自动退出，服务器不会，因此如果想停掉服务器程序，直接在命令行界面按键盘`Ctrl+C`停止。

程序实现的功能很简单，就是服务器监听4321端口，客户端与之建立TCP连接后，再发送字符串`“你好啊服务器!\n”`到服务端，服务端打印出来，然后再把字符串传回给客户端，客户端再打印出来。然后客户端关闭连接退出，而服务端继续监听4321端口等待下一次连接。

[socket]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTI3OTczOC8yMDE4MTEvMTI3OTczOC0yMDE4MTEyNDE5MzMyOTc5My0yOTM4NTk3MzcuanBn?x-oss-process=image/format,png
[socket_socket]: /images/20210728/927536527869424aa6e816881054f411.png
[socket 1]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTI3OTczOC8yMDE4MTEvMTI3OTczOC0yMDE4MTEyNDE5MzUxMTQ1MC0xNjA0MTU5ODc3LnBuZw?x-oss-process=image/format,png
[socket_socket 1]: /images/20210728/4fd5edd5c1ec484197606f6f5910d81a.png