基本套接字总结（@function）

最近学习了下UNIX下的网络编程。为了以后查询方便，总结在这里。

首先套接字的地址定义：

　　　IPv4地址和IPv6地址定义见<netinet/in.h>头文件定义。为了能够顺利转换不同的套接字内容，可以查看<sys/socket.h>中定义的通用套接字struct sockaddr;在使用过成中我们可以将struct sockaddr_in 和 sockaddr_in6直接强制转换成struct sockaddr.

连接过程中我们需要人工指定对应网络地址。而不同的主机实现中存在不同的数据格式（big-endian OR little-endian),我们需要通过如下转换函数来保证数据转换过程中的正确性。

函数列表如下：　　　

#include <netinet/in.h>
//from host byte order to network byte order
uint16_t htons(uint16_t  host16bitvalue)
//servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
uint32_t htonl(uint32_t  host32bitvalue)

//from network byte order to host byte order
uint16_t ntohs(uint16_t  host16bitvalue)
uint16_t ntohl(uint16_t  host16bitvalue)

 地址转换函数使用：

#include <arpa/inet.h>

int inet_pton(int family, const char* strptr, void *addrptr);　　//成功返回1，格式错误返回0，出错返回-1
//示例：：Inet_pton(AF_INET, argv[1], &serveraddr.sin_addr);

const char* inet_ntop(int family, const void*addrptr, char *strptr, size_t len); //len参数指出缓存区的大小，避免出现溢出

基本TCP套接字编程示例程序如下（这里我们read,write等系统IO操作来实现网络回射服务）：

其中涉及到的网络编程函数包括：socket(),bind(),bzero(),inet_pton(), listen(),connect(),accept()

服务过程中socket()指定所要进行操作的网络服务是什么， socket(指定协议族， 操作类型， 采用协议)

协议族包括：AF_INET:Pv4；　　AF_INET6:IPv6;　　AF_LOCAL:UNIX域协议；　　AF_ROUTE:路由套接字；　　AF_KEY:密钥套接字

操作类型：SOCK_STREAM:字节流;　　SOCK_DGRAM:数据报;　　SOCK_SEQPACKET:有序分组;　　SOCK_RAW:原始套接字

采用协议：IPPROTO_TCP...._UDP...._SCTP

需要注意的问题：

　　Fork子进程后，connfd和listenfd的引用次数变成2，所以需要在子进程和父进程中同时关闭才能保证完全关闭。

　　多个子进程并发后，会在服务器上产生大量的僵死进程，从而使得大量的服务器资源浪费。为此我们需要捕获僵死进程的信号SIGCHLD，并做相应的处理。因为UNIX中信号不排队的设计，采用wait处理完第一个僵死进程的信号后其余的进程信号丢失。从而清理不彻底。为此，这里采用waitpid函数进行处理。

首先，服务器程序：

#include "unp.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void str_echo(int sockfd);
Sigfunc* signal1(int signo, Sigfunc* func);
void sig_child(int signo);
int main(int argc, char** argv){
    int listenfd, connfd;
    char buff[MAXLINE];
    pid_t childpid;
    socklen_t clilen;

    struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;

    //<sys/socket.h>
    //int socket(int family, int type, int protocal);
    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    bzero(&servaddr, sizeof(struct sockaddr_in));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    Bind(listenfd, (SA*) &servaddr, sizeof(servaddr));

    Listen(listenfd, LISTENQ);


    //working with the 
    signal1(SIGCHLD, sig_child);

    while(1){
        clilen = sizeof(cliaddr);
        connfd = Accept(listenfd, (SA*)&cliaddr, &clilen);
        if ((childpid = Fork()) == 0){
            Close(listenfd);
            str_echo(connfd);
            exit(0);
        }
        Close(connfd);
    }

    return 0;
}


void str_echo(int sockfd){
    ssize_t n;
    char buf[MAXLINE];
again:
    while((n = read(sockfd, buf, MAXLINE) ) > 0)
        Write(sockfd, buf, n);
    if (n < 0 && errno == EINTR)
        goto again;
    else if (n < 0)
        err_sys("str_echo: read error");

}

Sigfunc* signal1(int signo, Sigfunc* func){
    struct sigaction act, oact;
    act.sa_handler = func;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    if ( signo == SIGALRM){
#ifdef SA_INTERRUPT
        //设定中断,使该信号处理过程中能够中断:
        act.sa_flags |= SA_INTERRUPT;
#endif
    }else{
#ifdef    SA_RESTART
        //信号处理，设置SA_RESTART标志，使得内核对失败的
        //系统调用自动重启。
        act.sa_flags |= SA_RESTART;
#endif
    }
    
    if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0){
        return SIG_ERR;
    }
    return (oact.sa_handler);
}


void sig_child(int signo){
    pid_t pid;
    int stat;
    /***********************************************
#inlcude <sys/wait.h>
        这里使用wait函数只能处理第一个返回的僵死进程，因为其UNIX系统信号实现
        中信号是不进行排队的。所以我们采用waitpid
        并且设定最后的选项为WNOHANG.表示内核在没有进程时不仅行阻塞。
        ***********************************************/
    //  --- pid = wait(&stat);
    while(( pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0)
        printf("child %d terminated.
", pid);
    return;
}

客户端程序：

#include "unp.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int str_cli1(FILE *fp, int sockfd);

int main(int argc, char** argv){
    int sockfd[5];
    struct sockaddr_in serveraddr;
    int i;

    if (argc < 2)
        err_quit("Use: clisocket <IPaddress>");
    for (i = 0; i <5; ++i){

        sockfd[i] = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0);

        bzero(&serveraddr, sizeof(struct sockaddr_in));
        serveraddr.sin_family = AF_INET;
        serveraddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
        Inet_pton(AF_INET, argv[1], &serveraddr.sin_addr);

        Connect(sockfd[i], (SA*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

    }

    str_cli(stdin, sockfd[0]);
    exit(0);
}


int str_cli1(FILE *fp, int sockfd){
    char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];

    while(Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL){
        Writen(sockfd, sendline, strlen(sendline));

        if (Readline(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0)
            err_quit("str_cli: server terminated prematurely");
        Fputs(recvline, stdout);
    }
}