linux網(wǎng)絡(luò)通信程序的編寫
硬件平臺：迅為iTOP-4412開發(fā)板
TCP是一種面向連接的、可靠的、基于IP的傳輸層協(xié)議。通過TCP可以保證我們傳送的數(shù)據(jù)的正確性。
Linux下網(wǎng)絡(luò)通信程序基本上都是采用socket的方式。socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲學(xué)之一就是“一切皆文件”，都可以用“打開open->讀寫read/write->關(guān)閉close”模式來操作。Socket就是該模式的一個實現(xiàn)，socket即是一種特殊的文件，一些socket函數(shù)就是對其進(jìn)行的操作（讀/寫IO、打開、關(guān)閉）。說白了socket是應(yīng)用程序與TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口。
現(xiàn)在我們看一下基于TCP/IP應(yīng)用程序通信的流程，如下圖01：
通過上圖我們可以看到TCP/IP通信是基于服務(wù)器/客戶端的模式來實現(xiàn)的，首先是服務(wù)器（server）端調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建一個套接字，然后調(diào)用bind綁定函數(shù)，綁定函數(shù)主要是設(shè)置通信時使用哪種地址族（IPv4，IPv6等），使用的端口號。然后調(diào)用listen函數(shù)來監(jiān)聽客戶端的連接請求。
現(xiàn)在我們來看下客戶端（client）端的流程，首先調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建一個套接字，然后調(diào)用connect函數(shù)連接服務(wù)器，這時服務(wù)器端的listen函數(shù)監(jiān)聽到客戶端的連接請求就會調(diào)用accept函數(shù)去接受請求，這樣連接就建立好了。之后雙方就可以調(diào)用read/write函數(shù)收發(fā)數(shù)據(jù)了，在完成通信以后服務(wù)器（server）和客戶端（client）調(diào)用close函數(shù)關(guān)閉創(chuàng)建的套接字。
下面我們來看一個實現(xiàn)TCP/IP的通信的例子，首先來看一下服務(wù)器（server）端的代碼：
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
int main()
{
int sfp, nfp, num = 0;
struct sockaddr_in s_add,c_add;
int sin_size;
unsigned short portnum=0x8888;
char buffer[100] = {0};
printf("Hello,welcome to my server !\r\n");
/* 創(chuàng)建TCP連接的套接字 */
sfp = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(-1 == sfp)
{
printf("socket fail ! \r\n");
return -1;
}
printf("socket ok !\r\n");
/* 變量s_add清零 */
bzero(&s_add,sizeof(struct sockaddr_in));
s_add.sin_family=AF_INET;
s_add.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
s_add.sin_port=htons(portnum);
/* 綁定s_add到套接字sfp上 */
if(-1 == bind(sfp,(struct sockaddr *)(&s_add), sizeof(struct sockaddr)))
{
printf("bind fail !\r\n");
return -1;
}
printf("bind ok !\r\n");
/*監(jiān)聽函數(shù)，靜聽客戶端的連接請求 */
if(-1 == listen(sfp,5))
{
printf("listen fail !\r\n");
return -1;
}
printf("listen ok\r\n");
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
/* 接受連接請求 */
nfp = accept(sfp, (struct sockaddr *)(&c_add), &sin_size);
if(-1 == nfp)
{
printf("accept fail !\r\n");
return -1;
}
printf("accept ok!\r\nServer start get connect from %#x : %#x\r\n",
ntohl(c_add.sin_addr.s_addr), ntohs(c_add.sin_port));
while(1)
{
memset(buffer, 0, 100);
sprintf(buffer, "hello,welcome to my server(%d) \r\n", num++);
/* 發(fā)送函數(shù) */
send(nfp, buffer, strlen(buffer), 0);
usleep(500000);
}
/* 關(guān)閉socket連接 */
close(nfp);
/* 關(guān)閉socket連接 */
close(sfp);
return 0;
}
程序首先是包含一些需要用到的頭文件，然后是main主函數(shù)，在main函數(shù)里面首先是定義了一些變量，然后調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建一個套接字，socket函數(shù)的第二個參數(shù)是SOCK_STREAM，表示創(chuàng)建的是TCP連接。然后調(diào)用bzero函數(shù)把變量s_add清零，然后給s_add結(jié)構(gòu)里面的變量賦值：
s_add.sin_family=AF_INET;//使用IPv4協(xié)議
s_add.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//允許任何地址
s_add.sin_port=htons(portnum);//設(shè)置端口號
然后調(diào)用bind綁定函數(shù)，使用的是IPv4協(xié)議族，然后調(diào)用listen監(jiān)聽函數(shù)，監(jiān)聽用戶的連接請求。在監(jiān)聽到用戶的請求后調(diào)用accept函數(shù)接受請求，然后進(jìn)入到循環(huán)發(fā)送的代碼，我們會循環(huán)發(fā)送“hello,welcome to my server”+發(fā)送次數(shù)號，最后會調(diào)用close關(guān)閉套接字。
下面我們來看看客戶端（client）端的代碼：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char **argv)
{
int cfd;
int recbyte;
int sin_size;
char buffer[1024] = {0};
struct sockaddr_in s_add, c_add;
unsigned short portnum = 0x8888;
printf("Hello,welcome to client!\r\n");
if(argc != 2)
{
printf("usage: echo ip\n");
return -1;
}
/* 創(chuàng)建一個TCP連接的socket */
cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(-1 == cfd)
{
printf("socket fail ! \r\n");
return -1;
}
printf("socket ok !\r\n");
/* 變量s_add清零 */
bzero(&s_add,sizeof(struct sockaddr_in));
s_add.sin_family=AF_INET;
s_add.sin_addr.s_addr= inet_addr(argv[1]);
s_add.sin_port=htons(portnum);
printf("s_addr = %#x ,port : %#x\r\n",s_add.sin_addr.s_addr,s_add.sin_port);
/* 連接服務(wù)器函數(shù) */
if(-1 == connect(cfd,(struct sockaddr *)(&s_add), sizeof(struct sockaddr)))
{
printf("connect fail !\r\n");
return -1;
}
printf("connect ok !\r\n");
while(1)
{
/* 接收服務(wù)器發(fā)過來的數(shù)據(jù) */
if(-1 == (recbyte = read(cfd, buffer, 1024)))
{
printf("read data fail !\r\n");
return -1;
}
printf("read ok\r\nREC:\r\n");
buffer[recbyte]='\0';
printf("%s\r\n",buffer);
}
/* 關(guān)閉套接字 */
close(cfd);
return 0;
}
首先是包含一些需要的頭文件，然后進(jìn)入main主函數(shù)定義了一些變量，然后調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建套接字，然后調(diào)用bzero函數(shù)把變量s_add清零，然后給s_add結(jié)構(gòu)里面的變量賦值：
s_add.sin_family=AF_INET;//使用IPv4協(xié)議
s_add.sin_addr.s_addr= inet_addr(argv[1]);//設(shè)置要連接的IP地址(這里是我們執(zhí)行程序的時候傳遞進(jìn)來的)
s_add.sin_port=htons(portnum);//設(shè)置端口號
然后調(diào)用connect函數(shù)來連接服務(wù)器（server），在連接成功后，就進(jìn)入了循環(huán)接收函數(shù)，使用read函數(shù)接收服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)。最后會調(diào)用close函數(shù)關(guān)閉套接字。
下面我們來編譯下這兩個程序，服務(wù)器（server）的程序我們運行在虛擬機Ubuntu上，所以使用下面的命令編譯：
gcc -o server server.c
這樣就生成了server可執(zhí)行文件，客戶端（client）的程序我們運行在iTOP-4412開發(fā)板上，我們使用下面的命令編譯：
arm-none-linux-gnueabi-gcc -o client client.c
這樣就生成了client可執(zhí)行程序，把client下載到iTOP-4412開發(fā)板上，現(xiàn)在我們開始運行這兩個程序，首先在虛擬機Ubuntu上運行serevr程序，如下圖02：
我們可以看到server打印出來的運行信息，現(xiàn)在server運行到了listen函數(shù)開始監(jiān)聽客戶端的連接。下面我們在iTOP-4412開發(fā)板上運行client程序（因為我把client下載到了/bin目錄下，所以先進(jìn)入到/bin目錄）執(zhí)行下面的命令：
./client 192.168.1.77
上面命令里面的192.168.1.77是我們虛擬機Ubuntu的IP地址，我們看到程序連接成功，首先看一下虛擬機Ubuntu上的server打出的信息，如下圖03：
我們可以看到上圖中server打印出了客戶端的ip地址和端口號“Server start get connect from 0xc0a801e6 : 0xe171”。
然后我們看一下iTOP-4412開發(fā)板串口的打印信息，如下圖04：
通過上圖我們可以看到打印連接成功“connect ok !”，然后串口會一直打印
read ok
REC:
hello,welcome to my server(0)
至此，基于TCP/IP的socket網(wǎng)絡(luò)編程就已經(jīng)完成了。
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2016-12-19 10:10 上傳
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