linux socket 详解

Linux Socket（套接字）是Linux操作系统提供的用于进程间通信（IPC）的一种机制，它允许不同计算机上的进程通过网络进行数据交换。Socket编程是网络编程的基础，广泛应用于各种网络应用和服务中。

基础概念

1. 套接字（Socket）：

套接字是一种通信端点，它允许不同主机上的进程进行双向通信。
在Linux中，套接字是一种文件描述符，可以通过标准的文件操作（如read、write）进行读写。

2. 协议族（Protocol Family）：

常见的协议族包括IPv4（AF_INET）和IPv6（AF_INET6）。
还有其他协议族，如Unix域套接字（AF_UNIX），用于同一主机上的进程间通信。

3. 套接字类型（Socket Type）：

流式套接字（SOCK_STREAM）：提供可靠的、面向连接的通信，基于TCP协议。
数据报套接字（SOCK_DGRAM）：提供无连接的、不可靠的通信，基于UDP协议。
原始套接字（SOCK_RAW）：允许直接访问IP层，通常用于实现自定义协议。

4. 地址结构（Address Structure）：

对于IPv4，使用sockaddr_in结构体表示地址。
对于IPv6，使用sockaddr_in6结构体表示地址。

类型与应用场景

1. 流式套接字（TCP）：

应用于需要可靠传输的应用，如Web服务器、电子邮件客户端等。

2. 数据报套接字（UDP）：

应用于实时性要求高的应用，如在线游戏、视频会议等。

3. 原始套接字：

用于实现自定义的网络协议或进行网络抓包分析。

示例代码

以下是一个简单的TCP客户端和服务器的示例代码：

TCP服务器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[1024] = {0};

    // 创建套接字
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 绑定地址和端口
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(8080);

    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 监听连接
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 接受连接
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
        perror("accept");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 读取数据
    read(new_socket, buffer, 1024);
    printf("Received: %s\n", buffer);

    // 发送响应
    send(new_socket, "Hello from server", 17, 0);
    printf("Response sent\n");

    // 关闭套接字
    close(new_socket);
    close(server_fd);

    return 0;
}

TCP客户端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char buffer[1024] = {0};

    // 创建套接字
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        printf("\n Socket creation error \n");
        return -1;
    }

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(8080);

    // 转换IP地址
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
        printf("\nInvalid address/ Address not supported \n");
        return -1;
    }

    // 连接服务器
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        printf("\nConnection Failed \n");
        return -1;
    }

    // 发送数据
    send(sock, "Hello from client", 17, 0);
    printf("Message sent\n");

    // 读取响应
    read(sock, buffer, 1024);
    printf("Received: %s\n", buffer);

    // 关闭套接字
    close(sock);

    return 0;
}