【回眸】技术干货——Linux 内核 (十八) 之 网络编程
前言
努力赶紧把Linux内核的内容更新完。
网络编程
协议的部分已经很成熟，只需要调用即可。
进程间通讯无法进行多机通信，网络通讯则解决了这一缺陷。
TCP/UDP协议对比
（1）TCP 面向连接（如打电话要先拨号建立连接）提供可靠的服务。可靠指：通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达；
UDP 是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接，UDP 尽最大努力交付，即不保证可靠交付。
（2）UDP 具有较好的实时性，工作效率比 TCP 高，适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。
（3）TCP 连接只能是一对一的，UDP 支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
解释：打电话就是TCP协议，每次只能给一个人打电话。UDP就像是QQ发送信息，可以一对多的给别人发消息。
（4）TCP是面向字节流，把数据看成一连串无结构的字节流，UDP 是面向报文的一次交付一个完整的报文，报文不可分割，报文是 UDP 数据报处理的最小单位。
（5）TCP 和 UDP 都可以检查错误，但只有 TCP 可以纠正错误，因为它同时具有拥塞和流量控制。
（6）TCP只能进行点对点的数据传输，不支持多播和广播传输方式。
端口号的作用
端口，在网络技术中，是指计算机或网络设备上的一个特定服务访问点。它是一个逻辑上的概念，用于标识不同类型的网络服务。每一个端口都对应一个唯一的数字，这个数字范围通常是0到65535。这些数字被分为知名的、注册的、动态的和私有的几个区间。一般做应用是用5000以上的端口号。
字节序
小端字节序：低序字节存储在最低位
大端字节序：高序字节存储在最低位（socket字节序）
socket编程的流程我整理成一张表格。
socket编程涉及到的Linux提供的API
1.创建套接字（确定协议）
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
int domain//协议族。例如AF_INET、AF_INET6即（ipv4，ipv6）等。
AF_INET 选择ipv4协议族
AF_INET6 选择ipv6协议族
int type//指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM等。
SOCK_STREAM 流式的协议栈，代表协议有TCP等。
SOCK_DGRAM 数据报文的协议栈，代表协议有UDP等。
int protocol//最终确定的协议，设为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。
2.确定地址
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
int sockfd//socket的文件描述符。
const struct sockaddr *addr//一个结构体指针，指向sockfd要绑定什么样的协议的首地址。
socklen_t addrlen//地址的长度。
//通用套接字地址
struct sockaddr {
unsigned short sa_family; //协议族
char sa_data[14]; //IP+端口号
};
//IPv4套接字地址
struct sockaddr_in {
unsigned short sin_family; //协议族
unsigned short sin_port; //端口号
struct in_addr sin_addr; //IP地址的结构体
unsigned char sin_zero[8];//填充，没实际意义，作用是对齐
};
struct in_addr {
unsigned int s_addr;
};
字节序转换API
#include <netinet/in.h> uint16_t htons(uint16_t host16bitvalue);//返回网络字节序的值 uint32_t htonl(uint32_t host32bitvalue);//返回网络字节序的值 uint16_t ntohs(uint16_t net16bitvalue);//返回主机字节序的值 uint32_t ntohl(uint32_t net32bitvalue); //返回主机字节序的值
IP地址转换API
1.IP字符转换为网络能识别的格式：inet_aton();【ipv4】
#include<sys/scoket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> int inet_aton(const char * cp,struct in_addr *inp);
2.网络格式的IP地址转化为字符串格式inet_nota();【ipv4】
#include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> char * inet_ntoa(struct in_addr in);
3.监听
#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int listen(int sockfd, int backlog); int sockfd//要监听的socket对应的文件描述符。 int backlog//监听的数量最多可以等待几个客户端，比如设置为5，那么连接第6个客户端连接服务器时，就连接不进来了。
4.连接
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
int sockfd//要接收的socket的文件描述符。
struct sockaddr *addr//用于存储客户端的ip地址以及端口
socklen_t *addrlen//用来存储客户端协议地址的长度的指针。是一个value-result argument，所以我们需要将他初始化为比struct sockaddr *addr长的值，不然就会发生参数错误。
5.数据收发
读函数原型
#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
写函数原型
#include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
读函数原型2
ssize_t recv(int socket, void *buf, size_t len, int flags) 参数一：指定接收端套接字描述符； 参数二：指向一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据； 参数三：指明buf的长度； 参数四：一般置为0； 返回值：失败时，返回值小于0；超时或对端主动关闭，返回值等于0；成功时，返回值是返回接收数据的长度。
写函数原型2
ssize_t send(int socket, const void *buf, size_t len, int flags); 参数一：指定发送端套接字描述符； 参数二：指明一个存放应用程序要发送数据的缓冲区； 参数三：指明实际要发送的数据的字节数； 参数四：一般置0； 返回值：失败时，返回值小于0；超时或对端主动关闭，返回值等于0；成功时，返回值是返回发送数据的长度。
socket编程实战
sever.c(服务端)
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(){
int s_fd;
int c_fd;
int c_len;
int n_read;
char readBuf[128];
char *msg = "I get your message.\n";
struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(8989);
inet_aton("10.208.108.5",&s_addr.sin_addr);
//创建socket
s_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s_fd == -1){
perror("socket\n");
exit(-1);
}
//bind地址
bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
//listen
listen(s_fd,10);
//acpet
c_len = sizeof(struct sockaddr_in);
c_fd = accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&c_len);
if(c_fd == -1){
perror("accept-1\n");
}
printf("Get conneted%s\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
printf("Connet.\n");
//read
n_read = read(c_fd,readBuf,128);
if (n_read == -1)
{
perror("read");
}
else{
printf("get message %d,%s\n",n_read,readBuf);
}
//write
write(c_fd,msg,strlen(msg));
//close
return 0;
}
效果图展示
效果图展示
client.c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(){
int c_fd;
int c_len;
int c_res;
int n_read;
char readBuf[128];
char *msg = "Message from client.\n";
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
c_addr.sin_family = AF_INET;
c_addr.sin_port = htons(8989);
inet_aton("10.208.108.5",&c_addr.sin_addr);
//创建socket
c_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(c_fd == -1){
perror("socket\n");
exit(-1);
}
//connect
c_res = connect(c_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,sizeof(struct sockaddr));
if(c_res == -1)
{
perror("connect");
exit(-1);
}
//write
write(c_fd,msg,strlen(msg));
//read
n_read = read(c_fd,readBuf,128);
if (n_read == -1)
{
perror("read");
}
else{
printf("Get message from sever: %d,%s\n",n_read,readBuf);
}
//write
write(c_fd,msg,strlen(msg));
//close
return 0;
}
效果图展示
改良1版（可以传IP和端口号）
sever.c (改良1)
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char **argv){
int s_fd;
int c_fd;
int c_len;
int n_read;
char readBuf[128];
char *msg = "I get your message.\n";
struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
inet_aton(argv[1],&s_addr.sin_addr);
//创建socket
s_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s_fd == -1){
perror("socket\n");
exit(-1);
}
//bind地址
bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
//listen
listen(s_fd,10);
//acpet
c_len = sizeof(struct sockaddr_in);
while(1)
{
c_fd = accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&c_len);
if(c_fd == -1){
perror("accept-1\n");
}
printf("Get conneted%s\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
printf("Connet.\n");
if(fork() == 0){
//read
n_read = read(c_fd,readBuf,128);
if (n_read == -1)
{
perror("read");
}
else{
printf("get message %d,%s\n",n_read,readBuf);
}
//write
write(c_fd,msg,strlen(msg));
break;
//close
}
}
return 0;
}
效果图展示
sever.c(改良2)实现双方互发消息
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv)
{
int s_fd;
int c_fd;
int c_len;
int n_read;
char readBuf[128];
char msg[128] = {0};
struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&s_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
if (argc != 3)
{
printf("Param ERROR!\n");
exit(-1);
}
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
inet_aton(argv[1], &s_addr.sin_addr);
// 创建socket
s_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (s_fd == -1)
{
perror("socket\n");
exit(-1);
}
// bind地址
bind(s_fd, (struct sockaddr *)&s_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
// listen
listen(s_fd, 10);
// acpet
c_len = sizeof(struct sockaddr_in);
while (1)
{
c_fd = accept(s_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, &c_len);
if (c_fd == -1)
{
perror("accept");
}
printf("Get conneted%s\n", inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
if (fork() == 0)
{
if (fork() == 0){
while (1)
{
memset(msg, 0, sizeof(msg));
printf("Input:\n");
gets(msg);
write(c_fd, msg, strlen(msg));
}
}
// read
while (1)
{
memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
n_read = read(c_fd, readBuf, 128);
if (n_read == -1)
{
perror("read");
}
else
{
printf("Get message from client %s\n", readBuf);
}
}
break;
}
}
return 0;
}
client.c(改良2)实现双方互发消息
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv)
{
int c_fd;
int c_len;
int c_res;
int n_read;
char readBuf[128];
char msg[128] = {0};
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&c_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
if (argc != 3)
{
printf("Param ERROR!\n");
exit(-1);
}
c_addr.sin_family = AF_INET;
c_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
inet_aton(argv[1], &c_addr.sin_addr);
// 创建socket
c_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (c_fd == -1)
{
perror("socket\n");
exit(-1);
}
// connect
c_res = connect(c_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, sizeof(struct sockaddr));
if (c_res == -1)
{
perror("connect");
exit(-1);
}
while (1)
{
if (fork() == 0)
{
while (1)
{
printf("Please Input Message: \n");
memset(msg, 0, strlen(msg));
gets(msg);
write(c_fd, msg, strlen(msg));
}
}
while (1)
{
memset(readBuf, 0, sizeof(readBuf));
n_read = read(c_fd, readBuf, 128);
if (n_read == -1)
{
perror("read");
}
else
{
printf("Get message from sever:%s\n",readBuf);
}
}
}
//write(c_fd, msg, strlen(msg));
// close
return 0;
}
效果图展示
后记碎碎念
Linux内核是一个系列，可以点击专栏查看同系列的其他文章，希望能帮到屏幕前的每一位应届生往届生，该博文最初发表在CSDN上。
#实习生如何通过转正##Tplink求职进展汇总##tplink提前批进度交流##安克创新求职进展汇总##面试被问“你的缺点是什么?”怎么答#应届生必学实用物联网技术 文章被收录于专栏
本专栏助应届生从物联网小白成长为企业争抢的技术人才，聚焦三大核心技术：传感器应用（环境监测）、嵌入式开发（STM32/Arduino）、通信协议（LoRa/NB-IoT/MQTT），配合10+实战项目（如智能温湿度监控系统）积累项目经验。覆盖智能硬件、工业物联网、智能家居领域岗位需求，解析企业招聘技术重点与面试题，帮电子、计算机、自动化等专业学生构建知识体系，提前锁定名企Offer！
查看12道真题和解析
投递开立医疗等公司10个岗位