UNIX网络编程 - Chapter 4 基本TCP套接字编程

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Chapter 4 基本TCP套接字编程

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#include "unp.h"

int main() {
    pid_t pid;          // 进程号
    int listenfd, connfd;       // 监听标识符和连接标识符
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;   // servaddr表示服务器的监听地址和端口, cliaddr是客户端连接的地址
    char buff[MAXLINE];         // 缓冲区
    socklen_t len;              // 值-结果参数(value-result)

    // 创建TCP套接字
    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);     // 指定期望的通信协议类型

    // 初始化服务器地址
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));     
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	// 监听任意IP地址, 因为代码在主机上运行, 所以这里要将主机序转为网络序
    servaddr.sin_port = htons(13);

    // 将服务器地址绑定到监听套接字
    Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));		// 第二个参数要进行强制类型转换, 为了通用接口设计, 详见上一节

    // 将套接字转换为监听状态
    Listen(listenfd, LISTENQ);		// 将未连接的套接字转换成一个被动套接字, 指示内核应接受指向该套接字的连接请求, 使CLOSED状态转换为LISTEN状态

    while(1) {
        len = sizeof(cliaddr);      // 初始化客户端地址大小(值-结果参数)
        
        connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &len);       // 从已完成连接队列中返回下一个已完成连接, 同时修改len为实际的cliaddr大小

        /**
         * 并发处理
         * Fork()父进程返回新建子进程的id, 子进程返回0
         * Fork()之后子进程和父进程在逻辑上是同时进行的, 实际由OS调度算法决定(比如 时间片轮转)
         * */ 
        if((pid = Fork() == 0)) {       // 如果返回0说明现在是子进程
            // 【子进程专区】
            // 只有 fork 返回 0 的进程（子进程）才会进入这里
            // 子进程的任务：处理刚才建立的连接 (connfd)
            Close(listenfd);            // 关闭监听端口
            doit(connfd);               // 逻辑处理
            Close(connfd);              // 处理结果关闭连接
            exit(0);                    // 退出
        }

        // 【父进程专区】
        // 只有 fork 返回正整数的进程（父进程）才会跳过上面的 if
        // 父进程的任务：继续监听，生更多的孩子
        Close(connfd);          // 父进程把连接交给孩子了，自己手里的这个可以关了
    }

}

Q&A

问题 4.1：在 4.4 节中，我们说头文件<netinet/in.h>中定义的INADDR_*常值是主机字节序的。我们应该如何辨别？

网络字节序为大端序, 而主机字节序分为大端序和小端序, 判断大端序和小端序的方法最简单的为:

定义一个整数1( 0x00000001), 然后用主机读取第一个字节(起始地址), 如果为1那么就说明为小端序

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int x = 1;
char *p = (char *)&x;

if(*p == 1) 
    printf("小端序\n");
else 
    printf("大端序\n");

问题 4.2：把图 1-5 改为在connect成功返回后调用getsockname。使用sock_ntop显示赋予 TCP 套接字的本地 IP 地址和本地端口号。你的系统的临时端口号在什么范围内（图 2-10）？

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socklen_t			len;
struct sockaddr_storage 	localaddr;

   ...
       
   len = sizeof(localaddr);
if(getsockname(sockfd, (SA *) &localaddr, &len) < 0)
	return -1;
else{
	printf("TCP ip address is %s\n", sock_ntop((SA *) &localaddr, len));
}

如何查看临时端口确切的范围

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cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

或者

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sysctl net.ipv4.ip_local_port_range

问题 4.3：在一个并发服务器中，假设fork调用返回后子进程先运行，而且子进程随后在fork调用返回父进程之前就完成对客户的服务。图 4-13 中的两个close调用将会发生什么？

详见上面的程序

问题 4.4：在图 4-11 中，先把服务器的端口号从 13 改为 9999（这样不需要超级用户特权就能启动程序），再删掉listen调用，将会发生什么？

会出现下面的情况:

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root@eec97ceac465:/workspaces/unp/unpv13e/intro# ./daytimetcpsrv1
accept error: Invalid argument

原因如下:

TCP连接的三个步骤:

  1. Socket() - 创建套接字, socket()创建套接字时, 默认为一个主动套接字, 即是一个将调用connect连接的客户套接字
  2. Bind() - 绑定地址和端口
  3. Listen() - 将套接字转换为被动/监听状态, 此时套接字从CLOSED状态转换到LISTEN状态

所以当Listen()被注释时, 套接字仍处于CLOSED状态, Accept()无法在非监听套接字上工作, 所以报”Invalid argument”错误

即:

  • Listen()必须在Bind()之后调用
  • Accept()只能在套接字处于 LISTEN 状态时使用
  • 没有 Listen() → 套接字不能接受连接 → Accept() 报 “Invalid argument”