Linux Socket 编程简介和实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8000

int main(void)
{
  struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
  socklen_t cliaddr_len;
  int listenfd, connfd;
  char buf[MAXLINE];
  char str[INET_ADDRSTRLEN];
  int i, n;

  // socket() 打开一个网络通讯端口，如果成功的话，
  // 就像 open() 一样返回一个文件描述符，
  // 应用程序可以像读写文件一样用 read/write 在网络上收发数据。
  listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

  bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
  servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
  
  // bind() 的作用是将参数 listenfd 和 servaddr 绑定在一起，
  // 使 listenfd 这个用于网络通讯的文件描述符监听 servaddr 所描述的地址和端口号。
  bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

  // listen() 声明 listenfd 处于监听状态，
  // 并且最多允许有 20 个客户端处于连接待状态，如果接收到更多的连接请求就忽略。
  listen(listenfd, 20);

  printf("Accepting connections ...n");
  while (1)
  {
    cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
    // 典型的服务器程序可以同时服务于多个客户端，
    // 当有客户端发起连接时，服务器调用的 accept() 返回并接受这个连接，
    // 如果有大量的客户端发起连接而服务器来不及处理，尚未 accept 的客户端就处于连接等待状态。
    connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
   
    n = read(connfd, buf, MAXLINE);
    printf("received from %s at PORT %dn",
        inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
        ntohs(cliaddr.sin_port));
  
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
      buf[i] = toupper(buf[i]);
    }
      
    write(connfd, buf, n);
    close(connfd);
  }
}

把上面的代码保存到文件 server.c 文件中，并执行下面的命令编译：

$ gcc server.c -o server

然后运行编译出来的 server 程序：

$ ./server

此时我们可以通过 ss 命令来查看主机上的端口监听情况：

如上图所示，server 程序已经开始监听主机的 8000 端口了。

下面让我们介绍一下这段程序中用到的 socket 相关的 API。

int socket(int family, int type, int protocol);

socket() 打开一个网络通讯端口，如果成功的话，就像 open() 一样返回一个文件描述符，应用程序可以像读写文件一样用 read/write 在网络上收发数据。对于IPv4，family 参数指定为 AF_INET。对于 TCP 协议，type 参数指定为 SOCK_STREAM，表示面向流的传输协议。如果是 UDP 协议，则 type 参数指定为 SOCK_DGRAM，表示面向数据报的传输协议。protocol 指定为 0 即可。